离心风机内流及噪声的完全边界积分方程方法预测

风机的气动性能、强度和噪声是风机研究的立足点，本项目提出了完全边界积分方法方法预测离心风机内部的非定常流动、振动和噪声。结合算子分裂和双重互易方法，发展完全边界积分形式的流动控制方程；在同一套壁面网格坐标系统下，开展流固耦合分析；针对薄壳体形状的蜗壳和叶轮等非紧凑多声源结构，在薄壳体边界元方法基础上，提出统一的开口/封闭薄壳体振动和气动噪声辐射和散射的边界积分方程，并引入阻抗边界条件，分析吸声材料对风机噪声的影响。相关的数值计算结果利用非定常流动和噪声实验测量进行验证。本项目的研究目标是建立一套流、固、声完全边界积分方程求解方法，并为风机的性能、强度和噪声优化提供研究基础。本项目的研究成果也可以应用在其他类似的应用场合。

探讨离心风机内部非定常流动诱发振动和噪声的预测和控制方法，取得的研究成果主要包括如下四个方面。. 一、在气动噪声预测研究方面，提出了旋转偶极子源辐射噪声的频域解析解，建立了旋转叶轮噪声的高精度快速预测方法；针对静止蜗壳和旋转叶轮的多运动状态特征、风机内部流体的低马赫数流动特征和风机尺度非紧凑的声学特征，提出了低马赫数运动流体与静止/旋转非紧凑边界作用诱发噪声的边界积分方程预测方法；基于上述预测方法详细探讨了蜗壳散射对离心风机气动噪声传播的影响和倾斜蜗舌的降噪机理。. 二、在振动噪声预测研究方面，建立了基于流-固-声单向耦合分析振动噪声产生和传播特征的方法；并针对离心风机蜗壳薄壳体结构特征和气动、振动噪声辐射和散射现象并存的特点，建立了开口/封闭薄壳体声辐射和散射的统一边界积分方程预测方法。. 三、在噪声控制方法上，针对气动噪声的控制建立了由穿孔板、吸声材料、微穿孔板和空腔组成的吸声蜗壳数学物理模型并进行了实验验证；针对振动噪声的控制，提出了一种以降低蜗壳振动频域速度平方和为目标函数，以蜗壳质量作为约束变量的振动噪声优化控制方法。. 四、在实验研究方面，自主开发了风机内部流动测试的自动标定坐标架和自动运动控制系统的硬件和软件，在整个标定和测试过程中实现了计算机完全控制的功能，相比目前国内外常用的手动系统能够极大的提高工作效率；设计了一种新结构的椭圆形进口集流器，并实验证实了这种集流器能够提升风机的性能而降低风机的噪声；综合利用倾斜蜗舌控制离散噪声和吸声蜗壳控制宽频噪声的方法，实验证实了某离心风机在全工况范围降低6.5dB声压级的效果。. 基于本项目的资助，共发表了7篇SCI期刊论文、4篇EI期刊论文和2篇国际学术会议论文，授权发明专利1项，开发完成适用于离心风机噪声预测的程序1套，培养了3名博士和4名硕士并完成了一项低噪声离心风机的技术鉴定。