轨道交通低噪声幅流风机结构参数优化

作     者：刁雷 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶猛

授予年度：2021年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：城市轨道交通客车 幅流风机 气动性能 气动噪声 动态扰动频率 

摘      要：幅流风机是轨道交通客车的专用风机,具有送风均匀、低噪声等特点。随着风机设备的需求及要求逐步提升,幅流风机高效化、低噪性及工程实用性成为主要研究目标。本文针对轨道交通客车用幅流风机的综合性能改进,基于不同指标提出多种叶轮、风罩结构参数及动态扰动频率实际工程应用工况,通过数值计算和实验相结合进行幅流风机结构参数优化。数值模拟了不同叶片数量、弯度角、厚度及端部圆半径定常流场,分析对比了不同叶轮参数的风机全压效率、叶轮效率及静压-速度云图等。并对风罩参数展开了正交试验;在定常流场的研究基础上,研究了仿生叶片对幅流风机气动性能和噪声的影响。模拟对比了原型风机与仿生风机叶片区域流场和离散噪声,风罩宽频噪声;结合实际工程,开展了幅流风机动态扰动频率优化研究。对比分析了有无加载幅流风机及不同频率扰动场函数工况乘员各指标差异。结果表明,叶轮结构参数是影响幅流风机性能的敏感参数,是影响风机内流特性的关键因素,风罩结构参数对风量和全压效率的影响主次顺序依次是出口宽度、右风罩半径和左风罩半径;文中仿生叶片可提高风机性能,有效降噪,为幅流风机叶轮翼型的选用和设计提供了参考;加载幅流风机后,热舒适性更佳,较低动态扰动频率更接近自然风。通过分析对比研究结果,总结了高效低噪幅流风机结构,并提出了符合实际工程动态扰动频率产品。结果可用于轨道交通客车系统幅流风机系列化产品的改进。