人员因素是安全事故发生的主要原因之一,当工人长期工作在环境噪声超出标准的工业生产制造场所时,不仅会产生健康问题,引起心理和生理的变化,从而产生人的不安全行为,而且较高的环境噪声还会掩盖事故的前兆和危险报警信号,使操作人员听不到报警信号,从而发生工伤事故,影响到工人的劳动安全,因此,解决噪声问题成为安全生产的关键之一。本文主要的研究内容是以旋涡风机为研究对象,提出了一种旋涡风机声子晶体隔声罩,隔断风机辐射噪声的传播路径,并采用试验研究和数值模拟相结合的方式,对声子晶体隔声罩的降噪散热特性进行评价。本文主要研究内容和结论如下:(1)采用九点测量法和近场声压阵面法,对风机在真实环境工作下辐射的噪声值及频谱特性进行测量和分析。试验结果表明,风机在标定工况下的整体辐射噪声声压级值为84.2dB(A),超过标准规定达14.2 dB(A),确定目标降噪量为15 dB(A);通过对整机噪声的频谱分析数据处理,得出风机在200Hz~315Hz的低频段和1250Hz~2000Hz的中高频段辐射噪声值最大,尤其以251Hz和1581Hz为中心频率的频段处声压级最大;确定了所研究的旋涡风机主要噪声源位置为泵头侧和驱动电机侧。(2)探究结构参数和材料参数对声子晶体带隙特性的影响规律。首先采用有限元法计算声子晶体单胞的能带特性,验证了带隙的存在。其次对内嵌型和外凸型局域共振声子晶体板进行能带特性和隔声性能的计算,结果表明外凸型局域共振声子晶体板在整个频段处都有较好的隔声效果,且不会对其他频段造成影响。最后研究材料参数和结构参数对外凸型声子晶体原胞带隙的影响规律。通过改变材料参数,研究包覆层的弹性模量和密度,不同基体材料和振子材料组成的复合板对外凸型声子晶体带隙的影响规律;改变结构参数,研究包覆层厚度和振子厚度,基体材料厚度,组元横截面尺寸和空腔结构对外凸型声子晶体带隙的影响规律。针对风机在200Hz~350Hz的低频处出现噪声声压级峰值,本文选取基体材料为厚度3mm的钢,晶格常数为50mm;振子材料为厚度2mm,半径5mm的铅圆柱;包覆层材料为厚度10mm,外径10mm,内径有6mm空腔的硅橡胶。(3)依据旋涡风机的工作原理,设计基于声子晶体的旋涡风机隔声罩,并进行降噪散热性能的仿真计算。用Virtual Lab Acoustics对所设计的隔声罩进行隔声性能的分析,得出声子晶体隔声罩在200Hz~350Hz的频段处出现带隙特性,在1500Hz~2250Hz的中高频段处,出现两个隔声峰值,都为40dB(A)的,仿真计算得到声子晶体隔声罩的平均隔声量为22.1dB(A);但通风百叶板处的噪声泄露严重,采用U型挡板通风结构进行改进,改进后隔声罩的平均隔声量为24.8dB(A),比改进前提升了12.2%;用Fluent对隔声罩内的流场特性进行分析,计算出空气的流动情况,证明设计的隔声罩在降噪和散热两方面都符合要求。(4)严格按照模拟和优化参数,制备外凸型局域共振声子晶体隔声罩,与传统隔声罩进行实际降噪效果的对比试验。试验结果表明,传统光板隔声罩的插入损失为13.9dB(A),未达到目标降噪量15dB(A),且低频处的降噪效果不理想,而声子晶体隔声罩的插入损失为18.6dB(A),满足目标降噪量,降噪性能比传统隔声罩提升了33.8%,而且有效降低了低频段的噪声,尤其在251Hz处,将风机的辐射噪声峰值从87dB(A)降到了52.1dB(A),验证了声子晶体隔声罩的低频降噪特性。