装载机轴流风扇的气动声学性能优化与分析.pdf

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1、2015NO．5重型机械·59··设计计算·装载机轴流风扇的气动声学性能优化与分析张士伟，陈长征，周勃(1．沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870；2．沈阳工业大学建筑工程学院沈阳110870)摘要：叶尖间隙是影响风扇的效率和噪声重要因素之一，选择合适的叶尖间隙，对降低风扇噪声和保障风扇效率有重要意义。针对某轴流冷却风扇，利用流体分析软件Fluent对冷却风扇进行了流场仿真分析和优化，研究了叶尖间隙对气动噪声的影响规律。结果表明，当叶尖间隙为7mm时，风扇降噪效果理想，在保证风扇冷却性能的基础上，较明显降低了风

2、扇噪声。仿真结果与实验结果一致，从而证明该优化方案是可行的。关键词：装载机；叶尖间隙；轴流风扇；气动噪声中图分类号：TH432．1文献标识码：A文章编号：1001—196X(2015)05—0059—04TheoptimizationandanalysisofaerodynamicacousticperformanceoftheaxialflowfanusedinloaderZHANGShi．wei’，CHENChang．zheng，ZHOUBo(1．SchoolofMechanicalEngineering，S

3、henyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China；2．ArchitecturalandEngineeringInstitute，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyangl10870，China)Abstract：Asthetipclearanceisanimportantfactorfortheefficiencyandnoiseofthefan，selectingappropri-atetipclearanceisimpo

4、rtant．Fortheaxialflowfan，inthispaper，thefan’Sfluidfieldisanalyzedanditspa—rameterisoptimizedbyfluentanalysissoftware．Theeffectoftipclearanceonaerodynamicnoiseisalsore—searched．Thesimulationresultsshowthatde—noisingachieveanidealeffectwhenthetipclearancevaluei

5、s7mm．Thesimulationresultsareina~eementwiththeexperimentalresults，itprovesthatoptimizationschemeiSusefnlandeffective．Keywords：loader；tipclearance；axialfan；aerodynamicnoise满足工作效率的基础上实现降低装载机的噪声成U日IJ吾为迫切解决的问题。装载机在工作过程中产生的噪声危害人们健当气流流经旋转的叶片时，内部流场很复康，因此对装载机噪声控制的研究逐渐

6、受到重杂，叶尖和叶根可能会产生漩涡，这些漩涡相互视⋯。其中，冷却风扇噪声为装载机的主要噪作用，导致气流不稳定，产生气流噪声。很多学声之一。叶尖间隙的存在使风扇顶部的流场较为者采取很多措施，如改变叶片的形状、叶尖间隙复杂，因迎风面和背风面压力差产生的泄露流影等。You等设计了尾缘为锯齿状的叶片，并用数响风扇的流场和气动性能。如何选择风扇使之在值模拟和实验对原叶片和锯齿状叶片做了比较，发现锯齿状叶片不仅减少了尾流，还降低了气动噪声；Fukano等研究了叶尖间隙对轴流风扇收稿日期：2015一o4—23；修订日期：201

7、5一O5—22基金项目：中国博士后科学基金(2014M560220)；国家科学支噪声的影响，叶尖间隙泄露是主要噪声源，当叶撑计划(2O13BAF107Bo4)尖间隙变大时，叶尖涡产生的宽频噪声减小_3]。作者简介：张士伟(1983一)，男，沈阳工业大学博士研究生，研究方向：振动噪声控制。文献[4]中建立了风扇性能计算的CFD模型，通·60·重型机械过对比仿真值和试验值，验证了模型的正确性。叼o=4．377；卢=0．0l2；C2=1．68。上官文斌等利用CFD软件计算了某发动机冷却2风扇建模及边界条件的设定风扇的静

8、压、效率、功率和流量的关系，并用实验结果验证了计算结果，并指出叶尖间隙对风扇图l为该风扇叶尖气流流动示意图，在叶片性能有重要影响。的吸力面形成叶尖涡。风扇外径为750mm，轮本文以装载机某冷却风扇为研究对象，用毂直径为225mm，轮毂比为0．3，叶片数为5，CFD方法模拟风扇的流场，分析叶尖间隙对风叶片等距分布，叶片厚度3．4mm。为了使CFD扇气动声学的影响，选取合适的