离心风机气动噪声的数值预测

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1、第43卷第3期西安交通大学学报Vo1．43No32009年3月J()URNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYMar．2009离心风机气动噪声的数值预测毛义军，祁大同，刘晓良，汤宏涛(西安交通大学能源与动力工程学院，710049，西安)摘要：介绍了一种开口薄壳体边界元方法，该方法的系数矩阵小于以前的方法，能够降低计算成本．将该方法应用在离心风机的噪声预测中并考虑了蜗壳对声波反射和散射的影响．首先利用RANS方程和标准是_E模型求解离心风机内部的非定常流动，获得声源项信息，然后采用快速傅里叶变换将源项的时域信息转换

2、为频域信息，最后采用开口薄壳体边界元方法预测风机的气动噪声．数值计算和实验测量结果表明，由于该方法考虑了蜗壳反射和散射的影响，对风机基频及其2次谐波的声压级具有较好的预测精度，但对高频声的预测结果仍不是很满意．关键词：气动噪声；离心风机；边界元方法；散射中图分类号：TH45；TB115文献标志码：A文章编号：0253—987X(2o09)03一O065—05NumericalPredictionofAerodynamicNoiseforCentrifugalFanMAOYijun，QIDatong，LIUXiaoliang，TA

3、NGHongtao(SchoolofEnergyandPowerEngineering，XianJiaotongUniversity，Xian710049，China)Abstract：Athin-bodyacousticboundaryelementmethodwasappliedtopredicttheaerodynamicnoisefromacentrifugalfanconsideringthescatteringeffectofvolutecasing．Themethodcanre—ducecomputationalc

4、ostbecauseitscoefficientmatrixissmallerthanthatofconventionalmeth—ods．TheturbulentinnerfieldwascomputedbysolvingtheunsteadyReynoldsaveragedN—Se—quationswithk-eturbulencemode1．Thetimeaccurateacousticsourcewastransformedtothefrequencydependentsignals．Thethin-bodybounda

5、ryelementmethodwasusedtopredicttheaerodynamictonalnoise．Thecalculatedsoundpressurelevelswerecomparedwiththeexperi—mentaldata．Theresultshowsthatthecalculatedsoundpressure1evels(SPLs)agreewellwiththeexperimentaldatainbladepassingfrequencyanditssecondharmonic，buttheSPLs

6、athighfrequencyarenotwellpredicted．Keywords：aerodynamicnoise；centrifugalfan；boundaryelementmethod；scattering叶轮机械气动噪声的数值预测是计算气动声学面，积分方程方法得到很多学者的青睐，应用此方在工程应用领域最受关注的研究焦点之一．叶轮机法，只需要求解Green函数即可以方便地得到任意械的气动噪声预测一般采用混合计算气动声学方观察点位置的声压信息，但Green函数的解析表达法，这种方法在忽略声场对流场的耦合影响的假设式一般情

7、况下很难得到，只有对于部分很规则的空下，首先通过求解流动控制方程获取声源项信息，然间，诸如自由空间、封闭球空间、无限大平板半空间后采用Lowson公式或FW—H方程或涡声理论等等才能得到其解析表达式L3]．因此，目前针对叶轮机方程预测气动声场．采用RANS、IrES等方程求解械开口系统的气动噪声预测，大多数研究分析的是叶轮机械内部的非定常流动，从而获取声源信息，是自由空间下声传播问题，而忽略了蜗壳、叶轮和进出目前最广泛应用的方法，很多研究人员借此来分析口管道等固体边界对声传播的影响[2,4-6]．叶轮机械内部气动噪声源的特点口]

8、．在声场预测方边界元方法是目前广泛应用在封闭腔体内部或收稿日期：2008—06—03．作者简介：毛义军(1981一)，男，博士生：祁大同(联系人)，男，教授，博士生导师．西安交通大学学报第43卷外部的声辐射和散射场预测的方法之一．但是，应用位流体面积上的气动力矢