振动与噪声是衡量对旋局部通风机性能好坏的重要指标,风机由于长期运行在恶劣环境中,受到潮湿空气及煤尘的侵蚀,同时在非定常气动力的作用下,通常会引起通风机振动加剧。此外,噪声与振动相伴出现,长期处于噪声环境中不止会对人体造成严重伤害,同时会干扰井下工作人员对通风机运行状态的判断。因此结合风机内部流场特性研究风机振动与噪声问题很有必要。本文以FBD No8.0型对旋局部通风机为研究对象,采用理论分析与实验研究相结合的方法,借助计算流体力学(CFD)软件对通风机流场进行了非定常模拟,并搭建了B型风机性能试验台对风机流场进行了测试,验证了仿真结果的正确性。分析了引起对旋局部通风机非定常流动的主要原因,研究了不同工况及不同轴向间距下对旋风机两级叶轮的做功能力及干涉情况。发现轴向间距的增大有利于缓解两级叶轮之间的相互作用,使气流得到充分发展,但过大的轴向间距不仅会增加通风机轴向尺寸,也会增大损失,导致效率下降,因此风机设计使应选择合理的轴向间距以保证其性能。为辨别所研究风机运行过程中噪声是否由于结构共振引起,本文利用Workbench对自由状态及承受不同预应力条件下的两级叶轮模态进行数值模拟,并通过LMS Test Lab测试了两级叶轮自由模态,验证了仿真模型的准确性,获得了自由状态及离心力和气动力作用下的两级叶轮模态参数,得出气动力和离心力作用对两级叶轮模态参数影响不大,叶轮设计时可以忽略。在此基础上分析变工况下不同位置测得的风机振动频谱,结果表明风机入口振动信号随工况变化很小,此处的振动主要是由风机自身结构引起的。一二级叶轮处的振动随工况变化明显。结合叶轮的固有频率与振动信号分析,不同状态下叶轮的各阶固有频率并未与风机基频及倍频重合,说明风机在额定转速下运行时不存在共振现象,振动信号与气动作用一致,即引起风机振动的主要因素是气流脉动。利用Fluent中提供的宽频噪声模块对不同轴向间距及不同工况的对旋风机宽频噪声进行了数值模拟,分析了不同轴向间距下两级叶片的声功率分布情况,并对相对轴向间距为0.7时的级间不同截面声功率云图进行了研究。结合流场涡量分布情况分析得出随流量减小风机声功率表现出先减小后增大的趋势,轴向间距增大后,级间涡团减少,宽频噪声也有所降低。在对通风机流场非定常模拟的基础上,利用FW-H模型模拟了不同轴向间距下的通风机噪声,获得了设计工况下不同轴向间距的噪声频谱,借助LMS噪声测试模块对相对轴向间距为0.7的通风机不同工况下入口噪声进行了测试。测试结果表明声压较高部分主要集中在低频段。出现离散峰值的频率与两级叶轮基频及谐波相近。当流量减小时,通风机噪声先减小后增大,离散脉冲峰值逐渐减少,结合流场仿真分析得出流量较小时,通风机会出现失速现象,流场内存在大量涡团,紊流噪声增大并逐渐占据主要地位。此外,离散峰值出现的频率与振动脉冲幅值频率都与叶轮旋转频率吻合,二者之间相互体现。