摊铺机动力舱低噪声冷却风扇设计研究

作     者：陆紫薇 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙蓓蓓

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：动力舱 轴流风扇 变环量设计 流场仿真 噪声预测 

摘      要：随着国内城市扩张和经济的发展,道路修筑起着重要支撑作用,摊铺机作为一种重要的道路建筑机械,对其各方面的性能要求越来越高。摊铺机动力舱作为整机的动力系统工作环境,其散热流通的好坏关系着动力系统的正常运行与否;国内大多数摊铺机的驾驶室密封性较差,由动力舱内辐射的噪声又对操作人员的健康造成损害。动力舱的散热系统主要由冷却轴流风扇和散热器组构成,其中冷却轴流风扇的气动性能和噪声性能对于各个方面都十分重要。考虑到以上原因,本文从以下几个方面对轴流风扇的流场特性和噪声性能进行了分析和改进设计。首先,分析了实际工况下摊铺机原始风扇风道中模型的流场特性和气动性能,并初步通过优化叶顶间隙的方式改善叶尖的流动状况,并将优化后流场计算结果与原始风扇进行对比,发现叶顶间隙的优化对于提高流量并不十分明显,质量流量只增加了 1.0%,风扇效率提升了1.3%,但风扇后部涡流区域有所减小。其次,针对原始风扇结构简单、全压效率低的缺陷,依据翼型理论和变环量设计方法,设计了两款适用于动力舱环境的单级轴流风扇,分别配置9叶片和10叶片,并带有翼型特性。之后对两款风扇的流场进行仿真计算和对比,发现9叶片风扇的气动性能优于10叶片风扇,其流量多16.8%,全压效率高8.2%,且风扇附近涡流较少,因而选择9叶片风扇作为噪声计算对象,详细分析其噪声特性。最后,对原始风扇和9叶片风扇进行动力舱环境下的建模,分别对两款风扇的噪声特性进行分析和对比,结果表明9叶片变环量设计风扇的叶频对噪声贡献较小,且整体的涡流噪声声压级降低了约1OdB左右,仿真计算结果表明降噪效果明显。