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研究风机振动噪声分析与数值模拟研究

周侣勇  
【摘要】: 结构噪声数值模拟是振动与噪声控制领域的一个重要研究方向。本文以9-19 5A离心风机为具体研究对象,用有限体积法对风机内部流场进行了模拟,用有限元法对此风机叶轮和外壳的振动进行了分析计算,并结合有限元法和边界元法对风机外壳的结构噪声进行了预测与数值模拟研究。 论文首先对前人在振动和噪声控制研究方向的成果作了概述,明确了本文研究工作的重点和需要解决的主要问题,然后对有限元法、边界元法和本文用到的有限元和边界元软件(FULUENT,ANSYS和Sysnoise)进行了介绍。 本文研究的内容主要分四个部分: 第一部分应用FLUENT软件,根据离心风机内部的几何和流场特点,建立了离心风机内部流场的网格模型,同时应用标准k—ε紊流模型对离心风机叶轮内部的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析。分析了离心风机旋转对流速分布,压力分布的影响,研究了离心风机内部流动规律。 第二部分建立了风机叶轮的有限元模型并进行模态分析,在ANSYS软件中,采用SHELL63单元对叶轮模型划分网格,进行前100阶模态分析,比较了叶轮自由模态和有预应力模态的差异,提取了模态参数。 第三部分建立了风机外壳的有限元模型,在ANSYS软件中对其做了模态分析和动力响应分析,分析了厚度不同的风机外壳的振动特性。将第一部分流场中计算得到的蜗壳受力结果作为外壳动力模型的载荷,计算得到风机外壳的在工作过程中的振动分布情况。 第四部分分析风机外壳周围声场,结合有限元法和边界元法,应用ANSYS和SYSNOISE软件,建立声场边界元模型。将上一步中得到的动力响应分析结果转化为声学模型的边界条件,进而用SYSNOISE软件通过间接边界元模型分析风机外壳周围声场。


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