蜗舌作为多翼离心风机蜗壳的重要组成部分对风机的气动性能和噪声有着重要的影响。本文针对吸油烟机用多翼离心风机蜗舌进行了改型设计,获得了一种新型的圆弧蜗舌结构。采用数值计算方法对原型风机和带有新型圆弧蜗舌的风机流场特性和气动噪声进行了对比分析。基于实验测量,验证了多翼离心风机气动性能数值模拟结果的有效性。研究结果表明:圆弧蜗舌的采用,降低了多翼离心风机出口气流对蜗舌的冲击,减小了蜗舌处气流的压力梯度及旋涡强度,增加了风机出口处的有效通流面积,抑制了蜗舌区域噪声的迭加,从而有效降低了多翼离心风机的气动噪声。相比较于原型风机,圆弧蜗舌的采用使得风机在风量提高0.53m3/min,总压增加15Pa的情况下,噪声下降了0.7dB。

赛车的空气动力学特性对FSAE赛车的整体性能起着至关重要的作用,尤其是在高速行驶时,一辆气动性能优越的赛车必须要有适当的下压力和阻力,但赛车整体的气动性能受多种因素不同程度上的影响。车鼻的高度直接影响车身周围的气流分布,扩散器底板理论上是整车下压力的主要来源之一,本文将赛车的车鼻高度和扩散器底板前端的抬升高度作为试验的两个因素,采用正交试验法,通过计算流体力学的方法获得这些变量组合的气动升力和气动阻力,并通过均值分析与方差分析找到最优方案。结果表明正交分析在优化赛车设计的实际工程中具有可观的应用价值。

基于逆向工程设计方法,提取具有优良气动性能和低噪声特性的长耳鸮翅膀展向40%截面位置处的翼型进行仿生重构,并将其应用于窗式空调用离心风机叶片的叶型改进中。采用数值计算方法研究了仿鸮翼翼型叶片4种不同中弧线分布方式的降噪效果,对最优设计风机的气动性能和噪声进行了试验验证。与原型相比,仿生翼型叶片按照单圆弧中弧线分布设计的离心风机降噪效果最好,在风量基本保持不变的同时风机噪声下降了1.3dB。风机内部流动及其噪声特性的数值模拟结果表明：仿鸮翼叶片的应用可减少叶轮流道内的低速分离区域,有效抑制通道内旋涡流的产生和发展,同时减弱叶轮与蜗舌间周期性的非定常相互作用,降低叶片前缘区域和蜗舌区域的压力脉动,从而有效降低空调用离心风机产生的气动噪声。

受鲹科鱼类机动游动姿态和涡流特征启发,设计了一种仿鲹科鱼体弯曲姿态的多翼离心风机用仿生叶片,采用数值模拟方法,分别研究了常规单圆弧原型叶片和仿鱼形叶片对多翼离心风机气动性能、噪声的影响。通过可视化分析发现,在仿鱼形叶片的叶道内,旋涡强度明显小于原型风机,流场分布更加均匀。仿鱼形叶片的采用有效降低了风机蜗舌处的压力脉动,减弱了叶片与蜗舌之间的非定常相互作用。风机气动噪声计算与分析结果表明,单圆弧原型叶片的风机噪声频率分布于低频声段和中频声段,而仿鱼形叶片的风机噪声频率主要集中在中频声段范围内,这表明两种风机的噪声频率分布规律和噪声传播路径不相同。数值计算结果表明,采用仿鱼形叶片的多翼离心风机气动性能明显得到改善,其中风量增加了12.5%,效率提升了5.65%,同时测点处噪声平均值下降了2.78dB。