离心风机气动噪声控制的理论与实验研究

6\2013年第期试验研究*本文其他作者：徐辰温选锋/西安交通大学*2013中国风机学术会议论文收稿日期：2013-01-08陕西西安710049离心风机气动噪声控制的理论与实验研究赵忖祁大同毛义军*/西安交通大学中图分类号：TH432文献标志码：A文章编号：1006-8155（2013）06-0024-12TheoreticalandExperimentalStudyonAerodynamicNoiseControlofCentrifugalFanAbstract:Inrecentyears,aseriesoftheoreticalandexperimentalstudyonaerodynamicnoisecontrolofcentrifugalfanwascarriedout,andasimplemethodofidentifyingmainaerodynamicnoisesourcesininternaloffanandreducingthenoisebydeterminingthechangesofintensityofmainnoisesourceswaspointedout.Itwasclearlythatthemainaerodynamicnoisesourcesofcentrifugalfanwasonthevolutebuttheimpeller.Thestudyonthegenerationandpropagationmechanismofaerodynamicnoiseofcentrifugalfanhadadvancedthepropercontrolandforecastfortheaerodynamicnoiseofcentrifugalfanintheory.Basedonthetheory,alargenumberofexperimentswerecarriedoutandasetofkeytechniquesofreducingnoiseofcentrifugalfanwasformed.Keywords:centrifugalfan;aerodynamicnoise;noisecontrol;theoreticalandexperimentalstudy0引言Lighthill声比拟理论是流体机械噪声研究领域中解决工程问题应用最为普遍的理论，声比拟理论的提出以航空轴流压气机的噪声研究为主要背景，在轴流式压气机及风机的噪声研究中有重大推进，但在离心风机和压缩机领域的应用还很不成熟。针对离心风机，与以往研究只考虑叶轮的做法不同，我们首先在数学物理模型的建立上考虑了蜗壳及进口装置在内的完整风机结构，推出了新形式的方程并给出了求解方法。从利于正确分析气动噪声源的角度，总结出一套较好的离心风机内部非定常流场的数值计算方法。通常情况下，离心风机的主要气动噪声源在蜗壳上，而不是在叶轮上，为正确进行离心风机降噪研究指出了方向，并以T9-19No.4A离心风机降噪为目标开展了一系列研究工作，研制了低噪声离心风机。Abstract■摘要：若干年来，我们针对离心风机气动噪声控制问题进行了一系列理论和实验研究，提出了一种识别风机内部主要气动噪声源并通过判断主要噪声源强度变化对风机进行降噪改进的简捷方法，明确了离心风机的主要气动噪声源在蜗壳上,而不是在叶轮上，通过对离心风机气动噪声的产生及传播机理的研究，在理论上为正确进行离心风机气动噪声的控制及预测做出了有意义的推进。以上述理论为核心，本文进行了大量的实验研究，形成了一套对离心风机进行降噪改进的关键技术。■关键词：离心风机；气动噪声；噪声控制；理论与实验研究2462013年第期\1离心风机气动噪声控制的理论研究思路已有的研究告诉我们，在正常运行状态下，气动噪声是离心风机的主要噪声之一，通常包括基频噪声（叶片通过频率噪声）、涡流噪声、声波叠加和反射形成的腔体共鸣噪声等。为使研究工作有的放矢，我们对企业提供的一台T9-19No.4A离心风机进行了性能测试，噪声频谱见图1。很明显，该风机最突出的噪声成分是气动噪声中的基频噪声。图1T9-19No.4A离心风机噪声频谱图根据该风机的噪声特点，基于对国内外离心风机研究现状和发展的分析，形成了我们进行噪声控制研究的主要思路：通过风机内部非定常流动的数值计算，并结合Lighthill声比拟理论、涡声理论等，对风机内部主要气动噪声源的位置、类型、强度等进行了分析和识别，然后采取措施降低主要气动噪声源的强度，从而降低整个风机的气动噪声。另外，通过对风机辐射声场进行计算，掌握风机内部气动噪声向外界传播的途径和辐射特点，设法在噪声传播过程中对其进行阻断或削弱，从而降低风机向外界传播的气动噪声。研究初期遇到的最大困难是，以往基于气动声学基本