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以風機蝸殼與葉輪出口在半徑方向上的間距隨方位角線性遞增來優(yōu)化蝸殼型線,并用試驗證明了良好的蝸殼型線不僅能提高風機效率及全壓,還能改變流量-壓力曲線的變化趨勢;BEENA等[11]通過應用層次分析法(AHP),對蝸殼的重要幾何參數(shù)進行了優(yōu)先排序,闡明了各參數(shù)對離心風機性能的影響;風機采用3種不同流量的五孔探頭,測量了風機蝸殼內流體的三維流動,得出傳統(tǒng)一維蝸殼型線設計方法忽略了風機內部嚴重的泄漏情況,應根據(jù)流體實際流動進行修正的結論。本文在傳統(tǒng)蝸殼型線設計理論基礎上,以某抽油煙機用多翼離心風機為研究對象,
風機采用動量矩修正方法對其進行性能優(yōu)化。并考慮粘性應力的作用對原有k-ε計算模型進行修正,以期提高數(shù)值計算結果的準確度,為CFD數(shù)值模擬預測風機性能的可靠性提供參考。多翼離心風機由進口集流器、葉輪及蝸殼組成,具體結構如圖1所示。其設計轉速n=1200r/min,8-09風機,設計流量Qv=0.15m3/s,主要尺寸參數(shù)為:風機蝸殼寬度b1152mm,葉輪內徑1D210mm,葉輪外徑2D246mm,葉片進口安裝角178A,葉片出口安裝角2160A,葉片圓弧半徑r14mm,6-30風機,葉片數(shù)z60。為了提供更好的來流條件,給定較為準確的邊界條件,本研究在利用Solidworks軟件對風機進行三維建模時,分別將進風區(qū)域和出風區(qū)域進行延長處理,以保證進出口氣體的流動充分發(fā)展。另外,為了方便模型的建立,在盡量減小數(shù)值模擬誤差的前提下對電動機結構進行一定程度的簡化,
在標準進氣風管測試裝置上,對風機及在風機蝸殼周向板、前蓋板、后蓋板等部位分別加裝吸聲材料后,測試了不同結構形式下風機性能和噪聲特性。試驗結果表明:相比原風機,蝸殼周向板與后蓋板同時加裝吸聲材料效果較好,設計工況下A聲級能夠降低7.2dB(A),在小流量工況下,吸聲蝸殼的降噪效果變差;根據(jù)風機噪聲頻譜,穿孔板加玻璃棉吸聲蝸殼的吸聲性能中高頻好于低頻,風機基頻噪聲在設計點能夠降低12.5dB(A);風機加裝吸聲材料后風機氣動性能會略有下滑,壓力和效率都有不同程度的降低。離心式風機是工業(yè)生產中應用廣泛的通用輔助設備,而風機噪聲尤其大型風機噪聲很大,泰安風機,嚴重影響人的身心健康,所以降低風機噪聲有著重要的意義。由于蝸殼壁面是離心風機主要的氣動噪聲源,蝸殼不消聲時,聲波在風機蝸殼內連續(xù)反射,形成一個混響聲場,聲壓級較高。采用消聲蝸殼后,被吸收的聲能多,被反射的聲能少,其聲場的聲壓級就會降低。
對于風機消聲蝸殼降噪效果的研究,國內外很多學者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等將蝸板外側消聲部分的外殼做成方形,里面填充消聲材料對離心風機進行降噪試驗研究,使改進后的風機A聲級降低了9~12dB(A)。劉曉良等研究了消聲蝸殼消聲材料厚度、空腔厚度等對風機降噪效果的影響,結果表明:適當增加消聲材料厚度或空腔厚度可以提高消聲蝸殼的降噪效果。到目前為止,對消聲蝸殼的研究基本都集中在周向蝸板上加裝消聲材料,對風機側板加消聲材料的消聲蝸殼降噪效果研究得還比較少。
風機在大流量區(qū)計算值比實測值偏高,小流量區(qū)計算值比實測值偏低,但是整體上計算結果與實測結果基本吻合。由效率曲線圖可知,大流量區(qū)計算結果比實測結果偏高,小流量區(qū)計算結果比實測結果偏低,說明計算結果與實測結果吻合。通過實驗值與計算值的對比,CFX 軟件的數(shù)值模擬結果與實測結果一致,由此驗證了采用CFX 軟件對帶進氣箱的離心風機的數(shù)值模擬是可靠的。
試驗噪聲分析
離心風機的噪聲按照流體動力聲源的發(fā)聲機制,分為三類:1)單極子,2)偶極子,3)四極子,風機正常工作狀態(tài)下產生的噪聲主要來源于偶極子源。根據(jù)GB/T2888-2008《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法標準》對有無進氣箱離心風機的噪聲進行測試。試驗地點:浙江上風高科專風實業(yè)有限公司CNAS 檢測中心;采用聲級計對風機出口處的噪聲進行測試,4-72風機,測試方式及儀器。測量時,除地面外無其他的反射條件,測點位置D 距地面的高度與風機出口中心持平,水平方向上與出氣口軸線成45° ,距離出氣口中心L=1m。
風機的噪聲在小流量區(qū),帶進氣箱的離心風機噪聲低于不帶進氣箱,隨著流量的增加,帶進氣箱的風機噪聲顯著提高,在大流量區(qū),明顯的高于不帶進氣箱的噪聲。
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