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《吉林大学》 2011年
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多种轿车风扇性能对比与仿真研究

刘翀  
【摘要】:汽车已经成为人们日常生活中非常重要的代步工具,它为人们的生活带来便利的同时,对人们生活环境也产生了深远的影响,噪声污染和空气污染已经影响了人们健康的生活环境,而风扇噪声是汽车噪声主要组成部分之一。 本文在国家“863”项目“轿车动力总成悬置系统、进排气及车内外高频噪声分析与控制术”子项“进排气噪声分析与控制”的基础上,对长安、福克斯和高尔夫散热风扇和长安、高尔夫冷凝风扇进行流量和噪声的实验与模拟分析,并从中挑选性能比较好的长安散热和冷凝风扇进行双风扇风洞的模拟,最后对其进行优化。 论文首先概述了风扇噪声的产生机理和分类以及频谱预测计算方法,介绍了风扇理论设计方法发展过程及现状、国内外优化方法,讨论了声学的基本理论和计算流体力学计算原理,介绍了气动声学的基本知识,噪声源的分类,并根据Lighthill声比拟理论公式推导出了了风洞噪声计算的理论方法,由于风扇噪声是基频噪声和涡流噪声,属于偶极子噪声,因此本文针对的指出了偶极子噪声优化的理论基础。 在同一转速下,测出散热风扇和冷凝风扇流量和噪声的结果,因实验设备的局限,当流量和噪声结果不对应时,可以以一个为标准互相修正,实验结果可以得出以下结论:速度与流量和声压级基本程线性关系;在散热风扇中,低速时福克斯风扇的性能最好,而在较高转速时长安风扇的性能最好;在冷凝风扇中长安风扇的性能较好。 利用PRO/E分别对散热风扇和冷凝风扇进行建模,通过GAMBIT建立风洞实验模型,通过FLUENT软件给出边界条件,得出流量和噪声值并与实验结果进行比较,表明了该方法的可行性。通过对流场的结果图(静压图、矢量图和总压图)的对比,分析得出:风扇性能的优劣主要取决与叶片的面积、安装角和曲率。叶片的面积越大,风扇的做功能力越强;叶片安装角和叶片曲率越大风扇的做功能力也越强;风扇叶片前掠对风扇性能有提高的作用。 本文在双风扇风洞模型的基础上进行噪声优化。应用偶极子噪声产生机理和该噪声降噪的理论方法进行优化,通过在轴线方向加装挡风条的方法对上述模型进行降噪优化处理,达到降低涡流噪声,减少噪音的目的。模拟结果表明挡风条与风扇的距离对降噪结果有直接影响,本文考虑了三个方案,得出优化后的噪声最大下降了2.6dB,说明应用该方法,存在一个最佳距离可以使风扇的噪声降到最低。这种方法属于间接优化法,在不用改变工艺的情况下就可以达到降噪的目的,具有成本低,适用性高的优点。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U464.13

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