轴流风机仿生流动控制降噪试验及数值模拟.pdf

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轴流风机仿生流动动控制制降噪试验及数值模拟
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Experiments and Numerical Simulations of Noise Reduction of
Axial Flow Fan by Biomimetic Flow Control






















作者姓名：章甘
专业名称：农农业机械化工程
指导教师：张成春春 副副教授
学位类别别：工学硕士
答辩日日期：2015 年 6 月3 日日
本文受以下项目资助
1. 国家自然科学基金项目：轴流风机流动损失及涡流噪声仿生控制关
键问题研究（编号：51206058 ）

2. 国家自然科学基金高铁联合基金项目：高速列车受电弓气动噪声仿
生控制关键技术（编号：U1134109 ）

3. 教育部博士点基金（新教师）：发动机冷却风扇流动损失及涡流噪声
的仿生控制机理（编号：201********** ）
摘 要

摘摘 要
轴流风机仿生流动动控制制降噪试验及数值模拟
随着人们生活的日日益提提高和改善，对轴流风机在内内的叶轮机械的气气动动噪声提提出出了
更高的要求求。仿生学作为一门新兴兴的学科，基于仿生学原理的节能降噪研究日日益受到到
广大学者的关关注。本文从仿生流动动控制制的角度，基于鱼鳍表面形态与材料特性，在轴流
风机叶片上设计了一种刚刚柔相间的减减阻降噪表面，通过试验和数值模拟相结结合的方法
探索了仿生表面在风机叶片上的减减阻降噪性能及流动动控制制机理。
在风机压力力面，刚刚性肋条在叶顶和叶根间按等距离分分布，且肋条走向同叶顶线一
致，呈现环状排列列，选择肋条结结构、肋条高度和肋条间距为试验因素，每个因素选取三
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个水水平，选取 L9 (3 ) 正交表编编排试验方案。采用高精度 3D 打印技术完成制制备刚刚性试验
模型件的加加工，并将 EVA 柔性材料贴敷于肋条间的凹凹槽中，完成鱼鳍仿生表面模型的
制制备。在多组工况况下，对仿生风机和原型风机进行了风洞试验和噪声测试试验，并对试
验结结果进行了对比比分分析。
风洞试验测试结结果表明明：在测试电压下，通过流量 -静压曲线可知，仿生风机的最
大静压和最大流量略有降低，但降幅不大。电压为 时时，9 号仿生风机最大静压和
最大流量分分别别降低了 4% 和 % ；电压为 时时，降低了 % 和 % ，相比比于其其他
电压工况况下， 和 电压下表现出出更好的性能。通过流量 -功功率曲线可知，在全全
部工况况下仿生风机的消耗功功率相比比原型风机均降低了 2% ～4% ，通过流量 -静压效率曲
线可知，电压为 时时，1、2 号仿生风机最大静压效率提提高了 % 和 % ，电压为
时时，2、6、8、9 号仿生风机