不同进气角对贯流风幕机内流特性与噪声影响研究

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贯流风机因其噪声低、送风均匀,被广泛应用于家用电器及工业领域,而其独特的流动形式,导致内部同时存在偏心涡、叶道涡、二次涡等一系列复杂涡流结构,如何控制和消除这些涡流是性能进一步提升的关键。而进气结构决定了空气入流叶轮的方向和均匀性,对风机内流及其气动与噪声性能有重大影响,因此是风机过流部件优化中的重点。本文基于某款典型贯流风幕机进行数值模拟和噪声实验,研究了不同角度进气面板对贯流风幕机内流结构、气动性能和噪声的影响规律。(1)对贯流风幕机进行单节叶轮流域的三维数值模拟,其结果与原机性能实验结果进行对比验证了数值模拟的可靠性。对于风机内流结构的分析表明,风机内部不仅存在偏心涡、叶道涡和其他小型涡流结构,还发现不匹配的进气面板设计在风轮进口处形成两个较大涡流区域,风机的进气角度存在进一步优化的空间。(2)将贯流风机进气角度参数化,并构建参数正交表,基于全开放式进气面板的单节叶轮流域进行三维数值模拟,对正交表中不同参数组合对风机内流特性和气动性能影响展开分析。结果表明:进气角度改变会导致进口回流涡和风机内部流动变化,当范围角不变,偏移角增大,下侧回流涡范围减小、上侧回流涡范围增大,风机流量和全压先增大后减小;当偏移角不变,范围角增大,下侧回流涡范围增大、上侧回流涡范围减小,风机流量和全压先增大后减小。(3)基于最优的面板进气角度,进一步探究不同进气角度的格栅面板对贯流风幕机气动性能和声学性能的影响。为符合工程实际,对贯流风幕机建立了两节交错叶轮流域的三维数值模型。数值结果表明:保证整体最大气流偏转角不变,减小偏移角增大范围角,可提升风机流量和全压,其中最佳进气角度面板使风机流量提升1.5%,全压提升3%。减小整体气流偏转角的同时,减小偏移角增大范围角,则可减小下侧进口回流涡强度,进而降低该旋涡引发的机壳低频压力脉动。试验结果表明最佳进气面板方案的低频段噪声有所降低,整机噪声降低3.3d B(A)。
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