轴流风扇是窗式空调室外部分的主要通风散热元件,其通风量会直接影响窗式空调能否正常工作,而噪声会影响人正常的休息和工作。设计高性能低噪声的轴流风扇成为提高窗式空调市场竞争力的关键问题。本文设计了一种叶片尾缘局部凹陷的轴流风扇。使用流体力学软件Fluent中的大涡模拟(LES)和FW-H方程对优化前后的轴流风扇的气动噪声进行数值模拟,并对两者的气动噪声特性进行实验研究。研究结果表明:轴流风扇的声压级在不同方向并不相同,呈不规则曲线分布,其中正对出风口方向的声压级最大。气动噪声主要沿轴流风机旋转轴线方向传播。叶片尾缘局部凹陷设计可以降低轴流风扇的气动噪声,在出口旋转轴线方向距离轴流风扇1 m处可以降低3~5 dB(A)。

随着新能源的不断普及,家用光伏发电产业迎来了快速发展。光伏逆变器作为家用光伏发电产业中的重要装备,在解决自身散热问题的同时,还需考虑散热系统带来的气动噪声问题。文章针对某光伏逆变器散热系统的气动噪声过高问题,采用计算流体力学和气动声学相结合的手段进行流场和声场数值仿真,并通过实验手段验证了数值模型的合理性和正确性。计算结果表明散热风扇叶片表面的压力脉动是产生过高气动噪声的重要因素;在此基础上,通过对进气格栅进行改进,减小进气气流对风扇叶片表面压力脉动的影响,有效降低了散热系统的气动噪声水平。

针对空气压缩泵轴流风扇噪声过大现象,采用有限元分析与边界元法,对轴流风扇联合仿真进行研究。通过有限元软件对轴流风扇进行流域分析,求解轴流风扇流线图,并将计算结果导入声学软件进行傅里叶变化,计算得到轴流风扇声压云图,根据计算结果进行分析。结果表明轴流风扇进出口流线紊乱,且有回流现象导致轴流风扇最大声压值位于扇叶中部,声压值最大可达69.5 dB,并且提高转速在一定程度上有利于降低轴流风扇启动噪声。

航空发动机大涵道比风扇性能试验对于风扇气动设计验证具有重要意义。为提高国内航空发动机风扇性能试验技术与测试技术,开展了航空发动机风扇性能试验技术研究,通过对国内外航空发动机风扇性能试验测试技术发展现状进行了梳理,对风扇性能试验标准的发展现状进行了分析,得出了风扇性能试验测试技术发展思考,从试验、测试和体系方面统筹推进现有技术的发展,综合提升航空发动机风扇性能试验测试能力。

由于叶尖间隙会降低叶轮机的工作效率,并且会增大噪声辐射强度,因此在叶轮机设计和运行过程中需要特别关注这一设计参数的具体影响。基于叶轮机单音噪声流场/声场混合预测模型,研究了不同转子叶尖间隙对单级轴流风扇气动性能和单音噪声强度的影响规律。研究发现,转子出口尾迹宽度和尾迹强度都随转子叶尖间隙的增大而增大,但是尾迹相位分布几乎没有改变,因此当尾迹与下游静子叶片干涉时,主要影响静子叶片表面的非定常载荷强度,而不会影响其主要的相位分布;2.5 mm的叶尖间隙(0.94%叶片高度)使得风扇流量减小了约2%,风扇效率下降了约1%,向前传播的1倍叶片通过频率(Blade Passing Frequency,BPF)单音噪声声功率级增大了1.5 dB,向后传播的1BPF单音噪声声功率级增大了0.7 dB;叶尖间隙变化对2BPF和3BPF对应的单音噪声强度影响都小于1 dB。

该文基于仿生学的思想,利用领角鸮翅膀和风扇叶片运动的相似性,将领角鸮翅膀的条纹结构和齿槽形态建立在轴流风扇叶片表面上,以达到降低轴流风扇气动噪声的目的。该文采用正交的试验优化方法[1],设计了9种形态的仿生风扇叶片。利用CFD仿真模拟的方法将仿生风扇叶片与原型风扇叶片进行对比实验。结果表明,仿生风扇叶片具有良好的降噪效果,在转速分别为2000 r/min、2500 r/min和3000 r/min时,声压级峰值最大可分别降低7.5 dB、6.5 dB和8.4 dB。

轴流风扇被广泛应用于如刀片服务器等机械设备的通风散热中,在工作时风扇旋转形成的湍流与自身以及固壁发生耦合作用,进而诱发气动噪声.湍流尺度极小,稳定性差,所以对气动噪声模型的数值计算需要耗费大量的计算资源.将人工神经网络与传统的数值模拟方法相结合,首先基于k-ε两方程模型求解纳维-斯托克斯方程得到轴流风扇的流场解,再通过FW-H声类比理论得到其声场解,然后对轴流风扇搭建人工神经网络模型,同时在声远场选取气动噪声声压级样本点,通过BP神经网络算法进行学习,最后利用训练好的人工神经网络模型对轴流风扇工作时的噪声场进行预测,实现了良好的预报效果.该方法可以有效节省计算资源,在工业上有一定的应用价值.

以NACA65叶型为基础，构造出平面叶栅端导叶的流动分析模型，研究了在不同间隙尺寸条件下等宽度端导叶的安装位置对叶栅性能的作用。计算结果表明，端导叶在叶片吸力面侧安装时，叶栅性能最佳。其次，对应某一个端导叶条件，存在一个最佳的间隙大小。

以具有不同弯曲参数的周向弯曲动叶和同一径向静叶的组合为研究对象，采用数值计算工具进行了非定常模拟，分析了级间总压的脉动以及脉动的衰减过程；发现周向弯曲有利于级间流动掺混，使流场更均匀。通过相关分析精确捕捉不同周向弯曲动叶尾迹形状、传播过程，揭示出叶片周向弯曲参数和级间旋流对尾迹传播的影响。

以某型号空调外机轴流风扇为研究对象,建立其三维全流场整机模型,采用数值模拟方法对其在设计工况下的内部稳态流场进行数值模拟,并预估其风扇表面气动噪声源的分布,着重分析了空调外机流场稳态速度场、压力场及声功率级的分布规律,揭示了空调外机流场的基本特征。分析结论可为轴流风扇的优化设计提供参考,对提高其整体性能及其降噪具有重要工程应用价值。