离心风机蜗壳设计优化

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低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定

低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定
叙词 离心式通风机 噪声 蜗壳
一、前言 中小型工业锅炉在我国城市中应用极为
广泛, 但是与之配套的离心引风机的噪声却 很高, 在无隔声装置的情况下, 离开风机一米 处测得的噪声通常达到90~ 100dB (A )。大大 超过了国家有关环境保护和劳动保护所规定 的噪声标准。目前已成为污染城市环境的主 要噪声源之一。因此, 研究风机噪声的产生、 传播、控制已被列为国家的重要研究课题。在 现阶段, 对风机噪声的控制普遍采用从传声 途径降噪的方法, 其原理主要是通过声能的 吸收和隔绝将已经产生的噪声降低到能够被 接受的限制之内。但是受经济成本、能量损失 和降噪空间等诸多因素的制约, 这类被动的
(7)
j= 1
j= 1
为了方便对比, 1# 蜗壳和2# 蜗壳的试
验是在同样的声学环境下进行的。噪声测量
位置在风机出口水平中心面内, 与出口截面
法线成45°, 距离为一米, 2# 蜗壳的两面侧板
位置均可调节, 调节范围:
——
——
Z 1 1. 25~ 1. 75 Z 2 1. 25~ 1. 75
试验结果见表1
内节点赋初值。
(3) 用 SO R 方法迭代求解流函数场。 (4) 求叶轮进口截面速度分布及其方差
∆V =
n
2
(V j -
V m)2
j= 1
n
(4)
V j 和 V m 分别为当地速度和平均速度。
(5) 判断是否满足不等式: ∆V ≤0. 30若满
V x=
1 r
7
r
V
r=
-
1 r
7
x
(2)
2. 控制方程的离散及求解
图进口子午面速度分布
图4 进口子午面速度方向

空调用多翼离心风机参数的优化设计

空调用多翼离心风机参数的优化设计

空调用多翼离心风机参数的优化设计摘要:通过对空调用多翼离心风机的结构和性能参数进行相应的优化,提高了离心风机的效率,并降低离心风机的噪音,以风机的效率和噪音为优化设计的寻优目标。

风机的全压效率及噪音是叶轮入口平均直径、叶片进口安装角、叶片出口安装角、蜗壳宽度、蜗壳出口长度、叶片数及流量等几何参数的函数。

因此,可以借助于数学优化的手段,通过有限次迭代,就可以求出当综合目标函数达到最大值时有关参数的具体数值。

关键词:多翼离心风机;优化设计;ANSYS多翼离心风机[]因其体积小、噪声低、压力系数高及流量系数大的优点,被广泛使用在抽油烟机、空调等领域。

由于风机的性能直接影响空调系统的品质,于是对空调系统中风机性能优化的要求也越来越高。

在中央空调系统中人们总希望在满足低噪声的同时,空调风机能送出更大的风量。

因此,从节约能源、降低噪音污染的角度考虑,设计出高效率低噪声的风机有十分重要的意义。

用传统设计理论设计多翼离心风机时,风机叶轮进、出口角、叶片数等一些影响风机性能的结构参数在选择时有很大的不确定性[1][2],因此设计出的产品方案不一定是最优方案,造成工程产品常常出现风量、压力达不到性能要求的情况,为此人们对多翼离心风机的结构参数进行了一些试验优化研究。

目前,风机的数学优化方面的工作仅仅局限于一些单目标优化,如加大叶片宽度,减小蜗壳相对宽度,及减小出口安装角来提高离心风机的效率。

且优化同时所选择的设计变量也是有限的几个,这对于风机这一复杂的系统来说是远远不够的。

在本文的优化设计中,主要是通过对离心式通风机结构、性能参数的优化来降低离心风机的噪音和提高离心风机的效率。

风机的效率和噪音可表示成风机的叶轮直径、叶轮入口平均直径、叶片进口安装角、叶片出口安装角、蜗壳宽度B、蜗壳出口长度C、叶片数Z及流量Q的函数[2][3],在离心风机优化设计中选取以上八个参数作为离心风机优化设计的设计变量。

1、空调用多翼离心风机的数学优化方法在进行优化设计时,用公式描述一个实际系统的模型即确定数学模型是整个优化设计中最具有决策性的一步,因为它关系到所要求的解是否具有物理意义且现实可行。

前向离心风机蜗壳出口结构的数值优化

前向离心风机蜗壳出口结构的数值优化
第43卷第5期 2009年5月
西安 交通大学 学报
JOURNAL
OF

XI AN儿AOTONG
UNIVERSITY
V01.43 №5 May 2009
Hale Waihona Puke 前向离心风机蜗壳出口结构的数值优化
刘晓良,袁民建,毛义军,祁大同 (西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049.西安)
摘要:对某前向离心风机内部三维非定常流动进行了数值计算,重点研究了蜗壳出口的3个结构 参数——蜗壳出口扩张角、叶轮的露出长度以及蜗舌间隙对风机气动性能及气动噪声的综合影响. 通过响应面方法对数值结果进行二次回归拟合,得到3个结构参数与风机效率和A声级问的函数 关系,并进行了优化分析.数值结果表明:叶轮露出长度和蜗舌间隙对风机效率和A声级影响较为 显著,通过优化能够在保持风机效率基本不变的情况下使A声级降低9.4 dB.将可靠的CFD数值 技术与响应面方法结合起来用于指导离心风机的改进及试验设计是可行的. 关键词:蜗壳出口结构;气动性能;气动噪声;前向离心风机;响应面方法 中图分类号;TB53;0355 文献标志码:A文章编号:0253—987X(2009)05旬061.05
第5期
刘晓良,等:前向离心风机蜗壳出口结构的数值优化
63
声压级是衡量风机噪声大小的常用物理量之
一,本文运用三维非定常流场数值计算的结果,采用
FW·H方程对风机的离散噪声进行计算[1|,并利用
p(x,t)=去儿网1 掣ldS+ 自由空间格林函数求解FW-H方程,因此有
rLR耥MR]ds+ 去.f4兀J
Abstract:A numerical optimum study on three-dimensional unsteady viscous flow in a centnfugal fan with forward-curved blades was performed.The influence of the outlet angle of the volute, the bare length of the impeller and the cutoff clearance on aerodynamic performance and aerody— namic noise of the centrifugal fan was analyzed concerning the whole impeller-volute configura— tion.The correlations of the fan efficiency and A-weighted sound pressure level with the three parameters were obtained by quadratic polynomial regression with the response surface methodol— ogy(RSM).The results show that the bare length of the impeller and the cutoff clearance affect the fan efficiency and A-weighted sound pressure level significantly.Moreover,A-weighted sound pressure level decreases by 9.4dB with the three parameters optimized while in this case the fan efficiency only decreases slightly.The method of reliable CFD technique in combination with RSM can be effectively applied to the improvement and experiment design of centrifugal fans.

吸油烟机用离心风机蜗壳降噪优化设计

吸油烟机用离心风机蜗壳降噪优化设计

吸油烟机用离心风机蜗壳降噪优化设计摘要:吸油烟机是家庭常用的电器,随着人们生活水平的提高,相应也对吸油烟机的振动及噪声水平有了更高的要求。

因多翼离心风机具有风量大、压力系数高等特征,成为了吸油烟机风机的首选。

但有研究发现,在吸油烟机离心风机蜗壳设计不合理的情况下,会有较大的噪音产生。

基于此,本文借助仿真分析的方式,提出降低吸油烟机用离心风机蜗壳噪音的优化设计方案,以供参考。

关键词:吸油烟机;离心风机;降噪;优化设计引言面对厨房日常烹饪菜肴时所产生的油烟,最有效的方法之一就是使用吸油烟机,吸油烟机能将燃烧的废弃及烹饪产生的油烟快速抽出室外,以减少室内污染,净化空气,这也使得吸油烟机成为了现代家庭中必不可少的厨房设备。

而随着人们生活水平的提高,随之对吸油烟机的性能与品质要求更高,吸油烟机不仅需要满足基本的吸油烟功能以外,还需降低运行时的噪声,从而给用户带来良好的使用体验。

多翼离心风机因具有压力系数高、流量系数大、噪声低等优势,目前广泛应用在吸油烟机中,并成为了吸油烟机的核心部件之一。

这也意味着多翼离心风机的性能将直接影响吸油烟机的风量、静压及噪声水平。

蜗壳是多翼离心风机的重要组成部分,很大程度上影响多翼离心风机的性能,进而影响吸油烟机的噪声水平。

因此,要想保证吸油烟机的使用达到低噪音的标准要求,就需要对其离心风机蜗壳进行降噪优化设计。

1、离心风机蜗壳噪音及原因分析在理想状态下,离心风机外圆周流体质点的运动规轨迹,为蜗壳的型线。

通常在设计蜗壳型线时,主要有阿基米德螺旋线法和对数螺旋线法这两种。

但在工程实际中,常用与阿基米德螺旋线法相似的基元圆弧蜗壳型线法来绘制蜗壳,因此本文也是采用这一个方法来绘制蜗壳型线。

一般蜗壳的厚度B为160mm,在绘制过程中,以风轮为中心做边长a=A/4正方形基元,以正方形的四个定点为圆心R1、R2、R3、R4为半圆,四段圆弧平滑连接的螺旋线为蜗壳型线。

其中,R1=190mm,R2=170mm,R3=150mm,R4=130mm。

离心风机风轮和蜗壳宽度比例

离心风机风轮和蜗壳宽度比例

离心风机风轮和蜗壳宽度比例
离心风机中的风轮和蜗壳的宽度比例是一个重要的设计参数,
它直接影响着风机的性能和效率。

一般来说,风轮和蜗壳的宽度比
例是根据风机的设计工况、风轮的直径和转速、以及所需的压力和
流量来确定的。

首先,风轮和蜗壳的宽度比例需要考虑到风机的设计工况,包
括所需的压力和流量。

在设计过程中,工程师会根据实际需求来确
定风轮和蜗壳的宽度比例,以确保风机在工作时能够达到预期的性
能指标。

其次,风轮的直径和转速也会影响风轮和蜗壳的宽度比例。


般来说,风轮直径较大、转速较高的风机,其风轮和蜗壳的宽度比
例可能会有所不同,因为这些参数会影响到风机内部气流的流动情况,需要进行综合考虑。

此外,风轮和蜗壳的宽度比例还受到风机的结构和材料的影响。

不同的材料和结构设计可能会对风轮和蜗壳的宽度比例提出不同的
要求,因此在设计过程中需要综合考虑这些因素。

总的来说,风轮和蜗壳的宽度比例是一个复杂的设计参数,需要综合考虑多个因素才能确定最佳的比例。

在实际设计中,工程师会根据具体情况进行精确计算和调整,以确保风机能够达到最佳的性能和效率。

探讨风管机的风叶和蜗壳优化

探讨风管机的风叶和蜗壳优化

探讨风管机的风叶和蜗壳优化摘要:风管机的噪声问题一直是消费者关心的地方。

本文通过优化风管机的风叶和蜗壳组合,利用实验测试的方法比较分析了优化前后风管机的风量、制冷能力、噪声三方面的变化量,得出了经过优化后的风叶蜗壳能够降低风管机的噪声值大小。

关键词:风管机;风叶优化;蜗壳优化引言目前市面上的户式中央空调主要有三种,风冷热泵冷热水机组;多联机;风管送风式空调热泵机组,俗称风管机。

在目前家用中央空调市场日趋增长的情况下,风管机因其价格较低、较高的机组能效比、便于引入新风等优点受到广大消费者的青睐。

但由于风管机采用的是离心风叶,产生的噪声较大,经常受到用户的投诉,是现阶段亟需解决的问题之一。

一、风管机的工作原理风管式空调机,俗称风管机。

空调联接风管向室内送风,小型的全空气系统,其一般包括室内机和室外机两部分,两者之间通过铜线而实现相互连接。

风管机运作首先由室外机将风抽进送风管,送风管连接各房间,然后抽进的风经过降温后通过送风管送出去。

另外室内机也可以将室内风抽进送风管经过冷却在混合送出。

这种简单运作方式也是风管机较便宜的方式,因此在一般家庭中可以常看到这样的风管机。

空调联接风管向室内送风,所谓高静压风管机就是风管式空调机采用的送风机是高静压风机,空调静压相当于机外余压,这是空调送风能力的一个参数,静压越大,送风扬程越长.因为风管式空调送风需通过风管,所以送风过程中会增加风压的损失,若不采用高静压风机的话,送到室内的风就很小。

二、风管机噪声产生机理2.1噪声形成机理风管机的噪声来源可分为三部分:风管机的风机机械噪声、电机噪声及离心风机噪声。

其中离心风机所产生的噪声为风管机的主要噪声来源,降低离心风机噪声的产生有助于改善风管机的噪声较大问题。

离心风机噪声包括风叶旋转噪声和涡旋噪声。

旋转噪声又称为离散频率噪声。

风叶在转动的过程中,通过窄面的蜗舌时挤压空气产生周期性的压力及速度脉动并向四周辐射产生噪声。

在给定空间位置产生的压力,并不按正弦规律随时间变化,而是按脉冲形式。

风机蜗壳设计原理

风机蜗壳设计原理

风机蜗壳设计原理风机蜗壳是风机的重要部件之一,其设计原理对于风机的性能和效率有着重要的影响。

蜗壳的设计原理涉及到流体力学、结构设计和材料工程等多个领域。

本文将从这些方面详细介绍风机蜗壳的设计原理。

一、蜗壳的作用和特点风机蜗壳是用来将风机叶片吸入的气流引导至风机出口并增加风速的重要构件。

在风机中,蜗壳的作用主要体现在两个方面:一是通过蜗壳的设计优化,可以提高风机的效率和性能;二是蜗壳的结构设计能够保证风机在高速运转时的稳定性和安全性。

蜗壳的设计需要考虑到流体的运动规律、工程材料的性能、结构的强度等因素。

一个合理的蜗壳设计可以使得风机的风压损失减小,从而提高了风机的效率;合理的蜗壳结构设计可以减小风机在高速运转时的振动和噪音,提高了风机的稳定性和安全性。

二、蜗壳的流体力学设计原理在蜗壳的设计中,流体力学是至关重要的一环。

蜗壳能够通过特定的内部结构将进入的气流加速并引导至风机出口,其内部的几何形状和表面光滑度对气流运动和能量转换具有重要影响。

1. 蜗壳的截面设计蜗壳的截面设计直接影响了气流在蜗壳内部的运动规律和速度分布。

通常,蜗壳的截面呈渐变曲线型,从叶片进口到出口逐渐扩大。

这种设计能够使得气流在蜗壳中受到加速,从而提高了风机的效率。

截面的曲线形状还能够减小气流的阻力和损失,提高了风机的性能。

2. 蜗壳表面的光滑度设计蜗壳内部的表面光滑度对气流的摩擦阻力和流动分离有着重要的影响。

为了减小摩擦阻力和气流的能量损失,在蜗壳的内部表面通常采用光滑的表面处理技术,如抛光和涂层等。

这些表面处理技术可以降低摩擦阻力,使得气流在蜗壳内部能够更为顺畅地运动,从而提高了风机的效率。

三、蜗壳的结构设计原理蜗壳除了具有良好的流体力学性能外,其结构设计也十分重要。

合理的结构设计可以保证蜗壳在高速运转时的稳定性和安全性。

1. 蜗壳的叶片接口设计蜗壳与叶片的连接部分是蜗壳结构设计的重点。

这一区域需要保证叶片与蜗壳的良好连接,并且能够承受高速运转时的受力和振动。

吸油烟机蜗壳系统的优化设计研究

吸油烟机蜗壳系统的优化设计研究

吸油烟机蜗壳系统的优化设计研究摘要:本文主要阐述了国内吸油烟机风机-蜗壳系统技术改进研究进展,包括各结构的优化方案,以及各结构的降噪技术研究,对于工程设计具有极为重要的指导意义。

为进一步完善和提高吸油烟机性能,对风机-蜗壳系统技术改进的发展提出了展望。

关键词:吸油烟机、离心风机、蜗壳、降噪前言为了满足消费者的高品质生活需求,攻克吸烟效果和噪音无法兼顾的难题,本文对我国油烟机风机-蜗壳系统的技术研究进展进行阐述。

1.吸油烟机风机-蜗壳性能研究现状蜗壳的几何结构对风机性能的影响是复杂的[8-16]。

王树立研究了蜗壳宽度对离心风机噪声的影响,计算得到蜗壳宽度关于噪声的函数关系式,并求出极值最小的蜗壳宽度[17]。

祁大同采用气动噪声源数值分析方法,分析了蜗壳宽度对非定常流场的离心风机噪声的影响。

计算表明:当风机变工况运行时,增大蜗壳宽度,主要的偶极子声源强度逐渐降低,基频噪声也有降低,而涡流噪声却增大。

当风机在中流量或大流量范围内运行时,气动性能提高,且其噪声特性有所改善[18]。

蜗壳和叶轮的匹配情况对流体机械的整体性能产生重要影响。

当风机蜗壳与叶轮的匹配欠合理时,叶片吸力面上出现明显的气流分离现象,前盘区域也存在强烈的漩涡,蜗舌部分存在的紊流现象也尤其明显[19]。

1.蜗壳系统技术改进2.1蜗壳优化设计传统的蜗壳在设计过程中,忽略了蜗壳的形状和大小,导致风量、风压不能满足生产所需,因此有必要对离心风机的蜗壳设计进行优化。

11目前选取蜗壳宽度B 主要依靠经验公式以及经验数据。

一般风机的蜗壳宽度B 与叶轮出口宽度b 的比值B/b 在2-4之间,而多叶离心式风机在1.2-1.6之间,在此经验范围之内,其他参数不变的情况下,更改B/b 值,对于多叶离心式风机的效率和噪声影响最小。

离心风机蜗壳设计的优化方案还有,通过改变螺旋角优化蜗壳型线数值,然后采用二次回归正交实验的方法对其进行优化,从而降低噪声。

另外,通过改变蜗壳形状和大小,减小风机使用过程中的阻力,提高蜗壳制作质量,延长其使用寿命。

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m=q / 2c r) v ( b位 2
() 6
式 ( ) 5 中 :m 和 q 1 ~( ) q , 为质量 流 量 ( g s ; 和 0 k / )q, 。
q 为体积 流量 ( /)0为 弧 度 (a )r m3s ; rd ;2和 ‰ 为
半径 ( ; 蜗 壳 厚 度 ( ; m) b为 m) p为 空 气 密 度 ( g k/ m。 ; 圆周切 向速 度 ( s 。 )C 为 m/ )

1 2 方 程简化 处理 .
() 5
全部 按 照式 ( ) 算 每 一 个 角 度 的 型 线 需 要 5计
很 长 时间 , 利 于快 速 绘 制 型 线 。按 照 等 边 基 理 不
收稿 日期 :1 11-7 2) -O2 1 作者简介 : 赵德印 , 硕士研究生 , 工程师 , 主要从事空调系统设计 。
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1 某款机型风道系统简 图 t4 t
体 型线 没有 呈渐 开 线 状 , 确逐 所

日 一 一 匕
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虽菱 但 质 的 题综 判 … ‘ 然 音 差 问 , 疋 1 合 格 笛

要 改 该 机 型 风. 系统简 图如 图 4所示 。 型风道 道 图 则 小
13 ・

实 了 壳 线 快 现 蜗 型 的堡 釜
蜗壳型 线简 单原 理 判 断 蜗壳 好 坏 , 利 用 C D 方 并 F 法对 其流 场 进 行 分 析 , 合 实 验 验 证 找 出其 存 在 结
问题 的根本 原 因 。 1 离心 风机蜗 壳 型线原 理 1 1 理论 分析 .
由式 () 计 算 得 到 每 一 个 中心 角对 应 的 型 5可
线 半径 r 从而 得到 蜗壳 型线 ( 图 1 。 0 , 见 )
1 )假设 经过蜗 壳子 午面截 面 流量 与 中心 角成
正 比, 有
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q 一 q —j p d m c r b
一 一
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由 1和 2可 得 : ) )
KEY ORD cn rf g lfn; ou e d sg p i iain; i c n iinn W S e ti a a v l t ; e in o t z t u m o ar o dt i g — o
风 道 和 风 叶 配 合 组 成 风 道 系 统 , 整 机 的性 对 能有重 要影 响 , 配合好 坏 直接影 响风 量和 噪声 。 其 笔 者 以某 款 空 调 为优 化 对 象 , 绍 如何 利 用 介
煮 鑫 尝
昌 量
… ‘ 根 据 13 2节 所述 的方 法 ..
sm ua in a ay i a d ts e u t h w h tt i e m eh dh st efa u e f i p ii i lt n lss n e tr s lss o t a hsn w t o a h e t r so m l — o s c
t n r c ia i i i u e u o h i c n i o i g e g n e s y a d p a t l y,t s s f lf rt e a r o d t n n n i e r . c t _ i
Z a yn h oDe i Ya gS u a n h hu Li u o g ln 2 S
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第 1 卷 第 4期 2
2 0 1 2年 8月


室 调
47 —
REF GERAT1 RI 0N AND R— AI C0NDI ONI TI NG
离 心 风 机 蜗 壳 设 计 优 化
赵德 印” 杨述华
摘 要
李苏泷
( 珠海 格力 电器股 份有 限公 司) 。( 南京 理工 大学 能源 与动力 工程 学 院)
A S B TRA On p o e q i t r le e e t e h d o o u e d sg t o u e . e CT e i r v d e u l e a- l m n t o f l t e i n i i r d c d Th m a m v sn
介绍一种采用改进后的等边基方法绘制离心风机蜗壳型线的方法。经模拟分析和试验 验证 , 为 认 离心风机 ; 蜗壳 ; 设计优化 ; 空调
其具有简单 、 实用的特点 , 适合广大空调工程技术人员使用 。 关键词
De i n o tm i a i n o o u e u e o e r f g lf n sg p i z to fv l t s d f r c nt i u a a
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