新型矿用外置单电机可调对旋局部通风机的研究方案可以有效地改善传统矿用对旋风机可调性能差、运行效率低、电机故障率高等问题。针对该新型风机方案,本文着重研究其噪声和振动特性,对开发新型通风机、提高通风效率、保证通风机可靠运行、降低振动和噪声,完善矿井通风系统至关重要。首先,应用计算流体力学软件FLUENT在不同工况及不同叶片数匹配下对该风机的三维流场进行数值模拟,研究其内部流场、压力场和涡量的分布情况。结果表明:当进口风速为v=15m/s时,总体压力和湍流强度较小,叶片涡量变化较小,气体输送过程中的扰动损失较少,风机性能较好。当第一级叶片数为14,第二级叶片数为10时,通风机的效率较高。此外,叶顶区域、轮毂附面层和轮毂区域的流场受不同叶片数匹配的影响较大,进而会引发较大的涡流噪声,影响通风机的气动性能。然后,在通风机全流场数值模拟的基础上,利用FLUENT中的宽频噪声模块对不同工况及不同叶片数匹配下的风机声功率进行研究。随着进口风速的增大,风机的最高声功率级呈现出先减小后增大的趋势。当某一级叶片数一定时,风机的声功率随着另一级叶片数的增加而增大。随后应用大涡模拟结合FW-H声学模型,利用FFT技术对通风机的气动噪声进行数值模拟,分析其噪声产生特性及频谱分布特性。结果表明:该通风机的气动噪声以中低频噪声为主,其声压级在设计工况条件下最低,主要发生部位为两级叶轮区域。小流量工况下,进口风速为12m/s时声压级较大,噪声以涡流噪声为主。大流量工况下,频谱图出现明显峰值,旋转噪声所占比例较大。此外,在中高频、高频率带中,第一级叶片数Z₁=15的最高声功率要强于Z₁=13和Z₁=14。随着第二级叶片数的减少,叶片间隙增大使得叶片尾部脱落涡和叶间涡变化较大,流道内气体流动损失增大,造成涡流噪声增大,因而Z₂=9的总体声压级维持在一个较高的水平。最后,利用LMS Test.Lab中的锤击测试和扫频正弦测试分别对两级叶轮和风机整机进行实验模态研究。两级叶轮和风机的各阶固有频率并不存在重合,避免了共振叠加的可能,其设计较为合理。随后在不同的运行速度条件下,针对外置单电机对旋风机的振动特性进行实验分析。结合故障信号的特征频率,运用频域和时域分析来判断风机运行状态。转子不平衡和主轴过长引发的异常振动造成了叶轮转速为v=2000r/min时最主要的振动故障因素。齿轮箱异常振动的传递和第一级叶轮的不平衡使得风机出口处振动强度要高于进口处。此外,分析通风机振动异常时中、高频率带的频谱与气动噪声频谱中叶片通过频率的对应关系,进一步研究该风机由异常振动激发机械噪声的原因及其频率分布情况。第一级叶轮的不平衡故障及其叶片参数的设计、齿轮箱的异常振动传递对通风机的总体振动和噪声会有较大的影响。