亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于正交試驗(yàn)的軸流風(fēng)扇葉片仿生設(shè)計(jì)與分析

        2020-03-20 07:18:34李疆鴻肖恩勝佟思語
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2020年2期
        關(guān)鍵詞:軸流齒槽聲壓級(jí)

        李疆鴻 肖恩勝 李 明 佟思語 陳 坤

        (新疆大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830047)

        0 引言

        軸流風(fēng)扇在我們的生活中應(yīng)用廣泛,近年來,有關(guān)軸流風(fēng)扇的噪聲控制問題受到廣大研究者的關(guān)注。

        一些研究者采用添加消聲裝置[2]和改變導(dǎo)流罩外形[2]等一些傳統(tǒng)的方式來降噪,雖取得了一定的效果,但適用范圍不夠廣。隨著仿生學(xué)的不斷發(fā)展,基于仿生思想對風(fēng)扇葉片進(jìn)行改造已成為近些年的研究熱點(diǎn)。一些研究者的研究表明,鸮類具有獨(dú)特的羽毛結(jié)構(gòu)(羽毛邊緣的非光滑形態(tài)以及羽毛表面羽小枝的立體網(wǎng)格狀形態(tài)等),使其能夠“靜音”捕捉獵物。基于軸流風(fēng)扇和鳥類翅膀在運(yùn)動(dòng)特性上具有的相似性,研究者們通過仿生技術(shù)將鸮獨(dú)特的羽毛結(jié)構(gòu)應(yīng)用到軸流風(fēng)扇上,以此來改善軸流風(fēng)扇的氣動(dòng)性能,并獲得了很好的降噪效果。

        該文將領(lǐng)角鸮比較明顯的條紋結(jié)構(gòu)和齒槽狀形態(tài)建立在軸流風(fēng)扇葉片表面上,采用正交試驗(yàn)的優(yōu)化方案,利用CFD 仿真模擬的方式對比研究條紋和齒槽形態(tài)耦合作用對軸流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲的影響。

        1 模型及試驗(yàn)方案

        1.1 原型風(fēng)扇的選擇

        該文選取一款電腦散熱風(fēng)扇作為原型風(fēng)扇,具體參數(shù)為葉片數(shù)11 片,工作電壓為5 V,工作電流約為0.22 A,風(fēng)扇外徑130 mm,輪轂直徑40 mm,輪轂高度25 mm,聲壓級(jí)值約21 dB。

        1.2 仿生風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)

        領(lǐng)角鸮可以“靜音”飛行主要是依靠其翅膀表面的條紋結(jié)構(gòu)和翅膀末端羽毛間呈現(xiàn)的齒槽形態(tài)[3-4]。因此,將這種獨(dú)特的條紋結(jié)構(gòu)和齒槽形態(tài)建立在風(fēng)扇葉片表面上。具體設(shè)計(jì)如下。首先,在風(fēng)扇的每個(gè)葉片正壓力面添加5 條繞輪轂等距排列的凸起狀條紋結(jié)構(gòu)。其次,在風(fēng)扇后緣條紋間添加等距的齒槽狀結(jié)構(gòu)。

        條紋截面采用曲線型輪廓,這是因?yàn)榻孛媲€型輪廓比直線型輪廓條紋所受的徑向應(yīng)力更小,而且通過仿真模擬發(fā)現(xiàn),采用曲線型截面的風(fēng)扇氣動(dòng)性能更好。條紋在水平面的投影線型設(shè)計(jì)為圓弧線和漸開線2 種。采用SolidWorks2018 三維建模軟件對仿生風(fēng)扇進(jìn)行建模。所用漸開線極坐標(biāo)方程式為:

        式中:t 為參數(shù),基圓半徑r=12 mm。

        圖1(a)為條紋線型為圓弧線的仿生風(fēng)扇葉片,圖1(b)為條紋線型為漸開線的仿生風(fēng)扇葉片,圖1(c)為標(biāo)注示意圖。

        1.3 試驗(yàn)方案

        試驗(yàn)方案需要考慮條紋線型(因素A)、條紋寬度(因素B)、條紋間距(因素C)、齒槽寬度(因素D)4 個(gè)主要影響因素。領(lǐng)角鸮翅膀條紋結(jié)構(gòu)具有窄而高的特點(diǎn),因此設(shè)定的仿生風(fēng)扇葉片條紋寬度水平分別為1 mm、2 mm 和3 mm,并且設(shè)定條紋寬高比為1 ∶2。條紋主要起分隔氣流,降低氣流紊亂程度的作用。條紋間距太小或太大都不會(huì)起到很好的隔流效果,因此,應(yīng)選擇適合原型風(fēng)扇的條紋間距水平,分別設(shè)定為6 mm、7 mm 和8 mm。齒槽寬度需要適應(yīng)條紋間距水平,設(shè)定齒槽寬度水平分別為2 mm、3 mm 和4mm。試驗(yàn)因素水平表見表1。

        表1 因素水平表

        采用L9(21×33)正交試驗(yàn)方案,建立9 個(gè)仿生風(fēng)扇葉片模型,并與原型風(fēng)扇葉片進(jìn)行對比試驗(yàn),分析其轉(zhuǎn)速分別為2 000 r/min、2 500 r/min、3 000 r/min 時(shí)的噪聲情況。

        圖1 仿生風(fēng)扇葉片模型圖

        2 試驗(yàn)過程與結(jié)果分析

        2.1 網(wǎng)格劃分

        在ICEM 軟件中建立流體域模型,圖2 為流體域模型簡圖。外圍為一個(gè)大的空氣靜止域,內(nèi)部有一個(gè)小的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)域。由于在風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,空氣主要在出口段流動(dòng),因此,設(shè)定出口段比入口段長。

        圖2 流體域模型簡圖

        采用適應(yīng)性較好的四面體網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分,為得到較好的網(wǎng)格質(zhì)量,可以單獨(dú)設(shè)置每一部分的網(wǎng)格大小。設(shè)定靜止域最大網(wǎng)格尺寸為10 mm,轉(zhuǎn)動(dòng)域最大網(wǎng)格尺寸為3 mm,風(fēng)扇葉片表面最大網(wǎng)格尺寸為1 mm。網(wǎng)格質(zhì)量檢測良好。圖3 為仿生葉片附近面網(wǎng)格劃分截圖。

        2.2 仿真模擬

        將網(wǎng)格文件導(dǎo)入Fluent 18.0 中進(jìn)行仿真模擬。采用壓力入口和壓力出口的邊界條件,并設(shè)置靜壓均為0 Pa。在中間旋轉(zhuǎn)域建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,設(shè)置繞風(fēng)扇軸線旋轉(zhuǎn)速度分別為2 000 r/min、2 500 r/min、3 000 r/min。先進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流場分析,待計(jì)算收斂后再進(jìn)行瞬態(tài)噪聲分析,可以得到更貼合實(shí)際的聲壓級(jí)值[5]。

        噪聲分析采用FW-H 方程式,設(shè)定噪聲接收點(diǎn)在沿軸線速度方向距離輪轂中心500 mm 處。仿真結(jié)果見表2。對比發(fā)現(xiàn)原型風(fēng)扇仿真模擬的聲壓級(jí)值和產(chǎn)品參數(shù)中風(fēng)扇的聲壓級(jí)值接近,從而驗(yàn)證了仿真模擬實(shí)驗(yàn)的正確性。從表中可以看出,在2 000 r/min、2 500 r/min 和3 000 r/min 3 種不同轉(zhuǎn)速下,仿生風(fēng)扇聲壓級(jí)的峰值與原型風(fēng)扇相比均有降低,且在這3 種轉(zhuǎn)速下,8 號(hào)仿生風(fēng)扇的降噪效果最佳,聲壓級(jí)峰值分別降低了7.5 dB、6.5 dB 和8.4 dB。

        圖3 仿生葉片附近面網(wǎng)格劃分截圖

        表2 仿真模擬結(jié)果

        2.3 極差分析

        根據(jù)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析(見表3),對影響該文仿生風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲的各因素進(jìn)行了主次排序,并得出了不同轉(zhuǎn)速下各因素水平的最優(yōu)組合。對比發(fā)現(xiàn)齒槽寬為影響仿生風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲的主要因素,條紋線型為漸開線的降噪效果優(yōu)于圓弧線,條紋寬度對仿生風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲影響最小。

        表3 仿真結(jié)果極差分析

        2.4 頻譜分析

        導(dǎo)出Fluent 18.0 計(jì)算得到的聲壓級(jí)頻譜圖(如圖4 所示),對比分析原型風(fēng)扇和8 號(hào)仿生風(fēng)扇的聲壓級(jí)頻譜關(guān)系[6-7]。觀察圖4 頻譜圖發(fā)現(xiàn)。1)原型風(fēng)扇和8 號(hào)仿生風(fēng)扇的聲壓級(jí)峰值均出現(xiàn)在較低頻段,原型風(fēng)扇在500 Hz 左右,8 號(hào)仿生風(fēng)扇在4 000 Hz 左右。2) 原型風(fēng)扇和8 號(hào)仿生風(fēng)扇在高頻段對聲壓級(jí)值都有抑制,但8 號(hào)仿生風(fēng)扇頻譜曲線斜率更大,因此抑制效果更好。3)并且發(fā)現(xiàn)相同轉(zhuǎn)速下原型風(fēng)扇聲壓級(jí)最小值與8 號(hào)仿生風(fēng)扇聲壓級(jí)峰值相當(dāng),說明仿生風(fēng)扇降噪效果良好。

        圖4 轉(zhuǎn)速為2 000 r/min 時(shí)原型風(fēng)扇和8 號(hào)仿生風(fēng)扇聲壓級(jí)頻譜圖

        3 結(jié)語

        該文采用正交試驗(yàn)方案,設(shè)計(jì)了9 個(gè)具有條紋和齒槽耦合的仿生軸流風(fēng)扇。利用CFD 仿真模擬軟件分析計(jì)算了原型風(fēng)扇葉片和9 個(gè)仿生風(fēng)扇葉片的噪聲情況,并進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,仿生風(fēng)扇葉片具有良好的降噪效果,并且8 號(hào)仿生風(fēng)扇葉片降噪效果最好。在2 000 r/min、2 500 r/min 和3 000 r/min 3 種不同轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)峰值最高可分別降低了7.5 dB、6.5 dB 和8.4 dB,降低率分別為35.2%、29.5%和36.1%。

        猜你喜歡
        軸流齒槽聲壓級(jí)
        機(jī)器噪聲平均聲壓級(jí)計(jì)算方法差異性實(shí)證研究
        永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化分析
        軸流壓氣機(jī)效率評(píng)定方法
        電機(jī)槽極配合與電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量特性研究(Ⅲ)
        一種計(jì)算消聲室聲壓級(jí)的新方法
        全新DXR mkll有源揚(yáng)聲器
        演藝科技(2019年4期)2019-03-30 03:21:46
        超大型軸流風(fēng)機(jī)在十天高速西秦嶺隧道中的應(yīng)用
        直驅(qū)采油用永磁同步電機(jī)削弱齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化
        微型軸流風(fēng)機(jī)低溫失效分析
        Diodes1.9W D類音頻放大器提供高聲壓級(jí)水平并延長電池壽命
        成人自拍偷拍视频在线观看| 久久久精品国产亚洲成人满18免费网站| 国产一区二区三区4区| 国产一区二区在三区在线观看| 亚洲悠悠色综合中文字幕| 天堂新版在线资源| 青青操国产在线| 日本成人免费一区二区三区| 亚洲女同恋av中文一区二区 | 日韩人妻美乳中文字幕在线| 久久国产劲爆∧v内射| 骚小妹影院| 亚洲 无码 制服 丝袜 自拍| 91人妻人人做人人爽九色| 尹人香蕉久久99天天拍| 最近最新中文字幕| 99久久综合九九亚洲| 日本午夜a级理论片在线播放| 国产精品情侣呻吟对白视频| 国产白丝无码视频在线观看| 国产精品情侣露脸av在线播放| 亚洲一本二区偷拍精品| 又湿又紧又大又爽a视频国产| 婷婷五月综合缴情在线视频| 美女黄频视频免费国产大全| 91久久国产香蕉熟女线看| 特黄做受又硬又粗又大视频小说 | 成人亚洲av网站在线看| 日韩精品无码一区二区三区四区 | 国产三级精品三级在线| 精品卡一卡二乱码新区| 日本护士吞精囗交gif| 亚洲欧洲日产国码无码| 高潮精品熟妇一区二区三区| 中文字幕乱码熟妇五十中出| 欧美日韩综合网在线观看| 免费在线av一区二区| 国内永久福利在线视频图片| 国产高清乱理伦片| 国产对白刺激在线观看| 美女免费视频观看网址|