小型双级斜流风机的性能优化研究

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小型双级斜流风机是家用无叶风扇的关键组件,而斜流风机内部流动状况复杂,且风机的小型化历来是设计的难点,同时,微型风机为了产生足够的压升需要以高速运转,会产生较大的噪声,因此设计小型低噪声风机对产品而言具有重要意义。本文利用数值计算方法,对小型双级斜流风机的气动性能和噪声性能进行了优化研究,主要工作如下。  首先,采用斜流风机的准三元设计法,设计了一台小型双级斜流风机,并完成了风机的模型建立、网格划分和数值模拟。  接着,针对所设计的叶轮,从叶轮叶片数、叶轮径向间隙、动静叶间的轴向间隙以及级间导叶的选取等数个角度进行了研究,分析了不同的结构参数对斜流风机气动性能的影响规律。  进而,为控制斜流叶轮的气动噪声,提出了一种基于叶片非均匀分布的降噪方案,并基于FW-H方程对叶片非均匀分布斜流叶轮的气动噪声进行数值模拟,获得了叶片非均匀分布下斜流叶轮气动噪声的分布特性,并对比分析了非均匀分布对气动噪声的影响规律。结果显示,非均匀分布方案有效降低了风机离散噪声水平。  最后,从仿生学角度,对叶片采用尾缘锯齿结构的斜流叶轮的气动噪声进行数值模拟,研究了尾缘锯齿对于气动噪声的影响机理,并对比分析不同尾缘锯齿结构对气动噪声的影响规律。还研究了锯齿结构对于斜流风机气动性能的影响。结果表明尾缘采用锯齿结构能明显降低斜流叶轮整体噪声水平,但同时会带来气动性能的下降。  研究结果可为斜流风机的优化设计提供依据和指导。
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