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叶轮参数对旋涡风机性能影响分析及优化

中南大学学报（自然科学版） 2014年第10期45卷 3408-3415页

作者：左曙光张琛璘韦开君韩惠君同济大学新能源汽车工程中心上海201804

采用Yoo改进的旋涡风机性能预测数学模型,在其基础上,进一步考虑进出口流动损失及流量泄漏这2个因素,并通过风机性能试验进行验证。为考虑叶轮结构参数对风机两大性能指标即压升和效率的影响,基于性能预测数学模型,探讨压升和效率随叶... 详细信息

采用Yoo改进的旋涡风机性能预测数学模型,在其基础上,进一步考虑进出口流动损失及流量泄漏这2个因素,并通过风机性能试验进行验证。为考虑叶轮结构参数对风机两大性能指标即压升和效率的影响,基于性能预测数学模型,探讨压升和效率随叶片数、叶片厚度、叶片宽度和叶轮轮径比变化的规律。后采用正交试验法并结合极差分析结果,得到了叶片数、叶片宽度和轮径比对风机性能影响的主次顺序:轮径比对风机压升和效率影响均最大,而叶片宽度对风机效率影响最小,叶片数则对风机压升影响最小。最终确定了参数范围内基于旋涡风机性能的最优结构方案。

关键词：旋涡风机性能叶轮参数正交试验法优化

可调低稠度扩压器对提升离心压缩机气动性能的数值研究

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工程热物理学报 2017年第2期38卷 259-266页

作者：韦开君左曙光吴旭东聂玉洁同济大学新能源汽车工程中心上海201804

本文以某燃料电池车用高速小型离心压缩机为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX,分析了70000~100000r/min不同转速下,从阻塞到喘振流量范围内,低稠度扩压器叶片安装角分别为10°、15°、20°、25°时,离心压缩机的级性能变化,并与无叶扩压... 详细信息

本文以某燃料电池车用高速小型离心压缩机为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX,分析了70000~100000r/min不同转速下,从阻塞到喘振流量范围内,低稠度扩压器叶片安装角分别为10°、15°、20°、25°时,离心压缩机的级性能变化,并与无叶扩压器进行对比。数值结果显示,低稠度扩压器提高了静压恢复系数,扩压器内径向方向和叶高方向减速均匀,流动损失小。可调安装角的低稠度扩压器可在各转速下较无叶扩压器提高约8%的流量范围,并且能在各工况提高至少压缩机4%的压比及等熵效率。通过分析各工况下压缩机比转速、扩压器进口冲角和叶片安装角之间的关系,基于响应面模型给出进口冲角和叶片安装角相对比转速的多项式,为可调低稠度扩压器的实际应用提供研究基础。

关键词：离心压缩机低稠度扩压器可调叶片安装角进口冲角气动性能

采用Kriging模型的离心压缩机叶轮多目标参数优化

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农业工程学报 2016年第2期32卷 77-83页

作者：左曙光韦开君吴旭东聂玉洁许思传同济大学新能源汽车工程中心上海201804

为进一步探索高性能、低噪声的离心压缩机优化设计方法,该文选用某燃料电池车用小型高转速离心压缩机为研究对象,通过三维内流场非定常分析对其气动性能和气动噪声进行计算,仿真求得的压升曲线与试验基本一致。基于该数值模型,采用最优... 详细信息

为进一步探索高性能、低噪声的离心压缩机优化设计方法,该文选用某燃料电池车用小型高转速离心压缩机为研究对象,通过三维内流场非定常分析对其气动性能和气动噪声进行计算,仿真求得的压升曲线与试验基本一致。基于该数值模型,采用最优拉丁方试验设计分析了叶片进口角、叶片出口角、尾缘倾角、叶顶间隙和叶片厚度对压缩比、等熵效率和整机声功率级的影响,结果表明叶片厚度和叶顶间隙最为关键,与压缩比和等熵效率负相关,与声功率级正相关,前倾叶片较后倾叶片噪声更低。采用Kriging模型对数值计算结果进行拟合,利用多目标遗传算法对Kriging模型进行循环优化设计。优化结果表明,Kriging模型精度满足需求,优化方案在设计工况点的压缩比提高3.56%,等熵效率提高1.02%,整机声功率级下降3.79 d B,在非设计工况点的压缩比和等熵效率也有提高,综合性能得到明显改善。该研究可为高性能、低噪声离心压缩机的优化设计提供参考。

关键词：模型优化叶轮离心压缩机非定常分析气动噪声 Kriging模型

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爪极电机气动噪声数值模拟及机理分析

浙江大学学报（工学版） 2017年第3期51卷 612-619页

作者：左曙光李悦姣吴旭东韦开君孙罕同济大学新能源汽车工程中心上海201804 上海法雷奥汽车电器系统有限公司上海201201

通过试验与仿真相结合的方法研究爪极电机气动噪声问题.运用数值仿真软件Fluent模拟爪极电机的流场分布以及声源信息.经对比发现,边界元法相比较FW-H模型具有更高的精度,能更好地分析气动噪声产生的机理,因此选用边界元法计算声场大小.... 详细信息

通过试验与仿真相结合的方法研究爪极电机气动噪声问题.运用数值仿真软件Fluent模拟爪极电机的流场分布以及声源信息.经对比发现,边界元法相比较FW-H模型具有更高的精度,能更好地分析气动噪声产生的机理,因此选用边界元法计算声场大小.在转速为10 000r/min的工况下,对其各主要阶次噪声的产生机理进行分析,发现影响爪极电机气动噪声特性的主要包括前、后风扇,爪极以及端盖格栅分布等因素,声压较大的阶次主要包括8、11、18、36、10、9、4、12阶等.根据声源表面压力分布,结合流场瞬态计算得到的压力脉动信息可知,8、11阶主要由前、后风扇共同作用产生,18、36阶主要由爪极产生,9、10阶主要由后风扇产生,而4、12阶主要有端盖格栅影响产生.

关键词：爪极交流发电机气动噪声边界元法数值仿真阶次分析

燃料电池车用离心压缩机窄带啸叫噪声实验测试与分析

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振动与冲击 2017年第7期36卷 14-20页

作者：韦开君左曙光吴旭东万玉许思传同济大学新能源汽车工程中心上海201804

以某燃料电池车用离心压缩机为研究对象,测试并分析其在不同工况下的气动性能及气动噪声。试验结果表明:当离心压缩机工作在高效率的额定工况区时,进口处气动噪声最小,总声压级峰值出现在轻度喘振线附近;额定工况和阻塞工况的主要噪声... 详细信息

以某燃料电池车用离心压缩机为研究对象,测试并分析其在不同工况下的气动性能及气动噪声。试验结果表明:当离心压缩机工作在高效率的额定工况区时,进口处气动噪声最小,总声压级峰值出现在轻度喘振线附近;额定工况和阻塞工况的主要噪声源为旋转基频噪声;轻度喘振工况的主要噪声源为窄带啸叫噪声,其频率约为转频的3.9倍;深度喘振工况时550~2 000 Hz的宽频噪声明显上升;叶片通过频率噪声与流量无明显关系,且对总体噪声贡献量不大。应用商业软件CFX对轻度喘振工况下离心压缩机窄带啸叫噪声的产生机理进行分析。仿真结果表明:当离心压缩机流量低于额定流量时,进口冲角增大,导致主叶片、分流叶片前缘及扩压器内靠近轮罩面出现严重的二次流,叶片前缘和扩压器的同时失速是造成轻度喘振工况下窄带啸叫噪声的主要原因。

关键词：燃料电池车离心压缩机噪声试验啸叫轻度喘振 CFD仿真

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燃料电池车用旋涡风机气动噪声及影响因素

吉林大学学报（工学版） 2013年第6期43卷 1453-1458页

作者：左曙光韩惠君苏虎韦开君赵愿玲同济大学新能源汽车工程中心上海201804

建立了旋涡风机二维CFD模型,对其内部流场及远场气动噪声进行了计算。计算结果表明:旋涡风机噪声频谱中的42倍频与风机入出口的叶片数目以及隔板与叶轮间的径向间隙均有关。径向间隙大于0.5mm或小于0.5mm时,旋涡风机产生的噪声峰值频率... 详细信息

建立了旋涡风机二维CFD模型,对其内部流场及远场气动噪声进行了计算。计算结果表明:旋涡风机噪声频谱中的42倍频与风机入出口的叶片数目以及隔板与叶轮间的径向间隙均有关。径向间隙大于0.5mm或小于0.5mm时,旋涡风机产生的噪声峰值频率是不同的。然后,采用相对极差分析了叶片弯角、叶片数目、叶轮与隔板的径向间隙这3个叶轮参数对旋涡风机远场气动噪声的影响,确定了影响噪声的主次因素。结果表明:叶轮与隔板的径向间隙对旋涡风机远场噪声的影响最大。

关键词：车辆工程旋涡风机气动噪声径向间隙叶轮参数

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燃料电池车用离心风机噪声特性试验分析

振动与冲击 2014年第19期33卷 181-186页

作者：左曙光范珈璐韦开君吴旭东倪天心同济大学新能源汽车工程中心上海201804

基于消声室内台架试验,对某企业研发的燃料电池汽车空辅系统内的离心风机进行了噪声特性分析。通过初步预测离心风机噪声并设计试验方案,测量不同稳态和瞬态工况下离心风机的振动和噪声信号。离心风机的噪声主要表现为由风机叶轮、散热... 详细信息

基于消声室内台架试验,对某企业研发的燃料电池汽车空辅系统内的离心风机进行了噪声特性分析。通过初步预测离心风机噪声并设计试验方案,测量不同稳态和瞬态工况下离心风机的振动和噪声信号。离心风机的噪声主要表现为由风机叶轮、散热风扇等产生的阶次噪声以及由进气湍流、电磁激励等产生的宽频噪声两类,经过对采集的信号进行频谱分析以及阶次分析,明确了其主要的噪声成分是离心风机的进气噪声、风机叶轮和散热风扇的气动噪声。

关键词：燃料电池汽车离心风机 NVH 噪声试验噪声特性分析

考虑轴承波纹度的燃料电池车用旋涡风机振动特性分析

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振动与冲击 2015年第16期34卷 14-18,30页

作者：左曙光王哲吴旭东胡清韦开君何慧娟同济大学新能源汽车工程中心上海201804

通过分析滚动轴承结构特点,利用施加滚子轮廓线方法建立考虑轴承波纹度滚动轴承的多体动力学模型;将风机壳体及转轴进行柔性化,建立旋涡风机刚柔耦合的多体动力学模型;分析旋涡风机振动激励源与风机及轴承不同结构参数下振动特性。结果... 详细信息

通过分析滚动轴承结构特点,利用施加滚子轮廓线方法建立考虑轴承波纹度滚动轴承的多体动力学模型;将风机壳体及转轴进行柔性化,建立旋涡风机刚柔耦合的多体动力学模型;分析旋涡风机振动激励源与风机及轴承不同结构参数下振动特性。结果表明,轴承游隙存在会引起转频2倍频成分振动,且随游隙增加2倍频处振幅逐渐增加;波纹度存在,会产生对应波纹度阶次的高频成分振动,实际工况下高频成分会激发壳体模态引起壳体共振,影响燃料电池汽车的乘坐舒适性。

关键词：旋涡风机刚柔耦合滚子轴承波纹度轴承游隙

叶片旋转噪声激励下旋涡风机壳体声辐射计算理论及分析

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振动与冲击 2015年第24期34卷 59-65,70页

作者：左曙光何慧娟吴旭东张琛璘韦开君王哲同济大学新能源汽车工程中心上海201804

基于旋涡风机内螺旋形流动,采用面元法和螺旋桨尾流面建模法建立叶片表面气动载荷理论计算模型。根据FW-H方程所得的叶片旋转噪声结果对旋涡风机壳体进行简化,基于Fluegge薄壳理论和拉格朗日能量法建立了旋涡风机壳体动力学模型,并结合... 详细信息

基于旋涡风机内螺旋形流动,采用面元法和螺旋桨尾流面建模法建立叶片表面气动载荷理论计算模型。根据FW-H方程所得的叶片旋转噪声结果对旋涡风机壳体进行简化,基于Fluegge薄壳理论和拉格朗日能量法建立了旋涡风机壳体动力学模型,并结合边界元法建立了壳体远场声辐射的理论计算模型。理论计算的壳体声辐射指向性表明,壳体声辐射主要是在风机的周向位置,与试验结果一致。且较商业软件仿真,采用该文理论方法的计算时间大幅减少。最后利用理论计算模型,探讨了叶片数、叶片厚度、叶片宽度和叶片弯角对叶片旋转噪声激励下壳体声辐射的影响规律:叶片数的增加使得声压级逐渐减小;叶片厚度的改变对平均声压级几乎没有影响;随着叶片宽度的增加,声压级先减小再增大;声压级随前向叶片弯角的增大而增大,随后向弯角的增加而减小。

关键词：叶片旋转噪声薄壳理论壳体声辐射叶片参数