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原文传递车用交流发电机气动噪声特性分析与降噪研究

论文题名：	车用交流发电机气动噪声特性分析与降噪研究
关键词：	车用交流发电机;冷却风扇;气动噪声;时频特性;降噪方法;优化设计
摘要：	车用交流发电机是通过皮带轮连接发动机将机械能转化为电能的装置，随着转速的提高，气动噪声成为交流发电机噪声中越来越重要的组成部分。研究交流发电机气动噪声的特性及降噪方法具有重要的意义。针对交流发电机气动噪声问题，本文建立交流发电机气动噪声的计算方法，研究分析主要气动噪声源部位的远场辐射气动噪声特性、交流发电机气动噪声预测的不同湍流模型、不同工况下的气动噪声时频特性等。并采用试验研究方法，对交流发电机气动噪声特性进行验证。在此基础上，建立交流发电机气动噪声多目标优化设计模型，对交流发电机进行降噪优化设计。　　采用不可压缩Navier-Stokes方程、RNGk-ε湍流模型以及LES湍流模型对车用交流发电机的空气动力学特征进行了三维非定常数值模拟，应用滑移网格技术和FW-H噪声模型对交流发电机进行气动噪声特性研究。通过数值模拟分析验证了交流发电机气动噪声几何模型、数值模型以及所用CFD分析方法的合理性、可行性以及正确性。得到该型交流发电机的气动噪声源为前扇叶和后扇叶，主要影响阶次为6、8、10、12、18等。　　通过对交流发电机气动噪声的预测，分析12000r/min工况的交流发电机气动噪声流场与声场特性，得到RNGk-ε湍流模型在交流发电机气动噪声预测方面，其频率在1400Hz以下时，主要阶次及幅值与试验对比吻合较好。同时LES湍流模型在5000Hz频率以下有很好的一致性。　　针对交流发电机气动噪声特性预测问题，本文通过“去除部件法”对交流发电机有无前、后风扇等进行了相关实验。应用阶次分析原理，研究交流发电机的主要气动噪声特性，得到该型交流发电机的气动噪声主要阶次为6、8、10、12、18等。各主要阶次成分基本来源于冷却风扇噪声。在总噪声的贡献量上，前风扇对12、18阶次贡献比后风扇大，后风扇对6、8、10阶次的贡献较前风扇大，36阶次不是气动噪声的主要影响阶次。通过改变定子线圈绕线方式，得到交流发电机采用定子线圈B绕方式比A绕好，其总噪声声压级和第12、18阶次声压级均降低。通过改变噪声传播途径上的定子线圈孔隙状态，得到12阶次声压级提高1.2dBA，18阶次声压级约降低1.6dBA，对其他阶次影响不明显。　　考虑交流发电机旋转方向、后风扇挡片高低、前端盖径向栅格倾斜角度以及前扇叶分布角度等四个因素，以低噪声、高流量以及优化频谱结构从而降低单频旋转噪声为多优化目标，对交流发电机气动噪声进行优化设计以及降噪研究。反方向状态的交流发电机总噪声大且流量小;后风扇无挡片的交流发电机总噪声声压级和质量流量均降低;改变前端盖径向栅格倾斜角度以及采用矢量合成方法对前扇叶分布角度优化后，其总噪声声压级降低，质量流量提高。　　文中所得车用交流发电机气动噪声特性以及降噪方法，可为交流发电机的气动性能和高转速下总噪声的改进提供一种切实可行的参考依据。
作者：	张亚东
专业：	车辆工程
导师：	董大伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文