叶片式抛送装置气动噪声数值预测与试验研究

摘要

叶片式抛送装置广泛应用于牧草加工、谷物脱粒、秸秆粉碎还田等机械中，工作时依靠高速旋转叶片产生的离心力和高速气流的综合作用将将已加工物料抛送到指定位置。目前，抛送叶轮转速较高时主要存在的问题是噪声大，严重损害了操作人员的身心健康。为了有效地控制叶片式抛送装置的噪声，装置气动噪声的预测与分析就显得特别重要。论文主要内容如下：
　　（1）首先建立抛送装置流道实体模型，并划分流体网格及声学边界元网格。然后将流体网格导入流体力学计算软件 ANSYS Fluent，分别采用大涡模拟与稠密离散相模型进行空载与负载时抛送装置内非定常流场的数值模拟，获得流场瞬时脉动压力的变化规律，并输出旋转叶轮所受时域脉动压力数据。
　　（2）采用声学混合计算方法对抛送装置的气动噪声进行数值计算。将旋转叶轮时域脉动压力数据导入声学计算软件 LMS Virtual.Lab Acoustic，基于声比拟理论 FW-H方程利用间接声学边界元方法对气动噪声声辐射规律进行计算，得到抛送装置不同频率下的气动噪声声压级。
　　（3）使用 TES-1352A可程式噪音计、INV3060S型信号采集分析仪以及DASP V10分析软件等对叶片式抛送装置试验台进料口和出料口的气动噪声进行实测，并对气动噪声数值预测结果进行验证。在此基础上，分析抛送装置工作参数及结构参数对气动噪声的影响规律，为抛送装置低噪声设计提供依据。研究结果表明：
　　（1）气动噪声试验结果与仿真结果误差较小，出料口总声压级差值为1.11 dB(A)、进料口总声压级差值为0.5 dB(A)，可见气动噪声数值预测结果可信。
　　（2）叶片式抛送装置进料口处总声压级主要受100 Hz声压级影响，出料口处主要受400 Hz声压级影响。负载和空载相比，进料口处的总声压级升高、出口处的总声压级降低。
　　（3）随着叶轮转速的增大，装置气动噪声声压级随之明显升高；转速为1700 r/min时进料口和出料口气动噪声声压级均为最低；转速为2700 r/min时进料口气动噪声声压级较低。
　　（4）采用+5°叶片较0°叶片进料口声压级降低1.3 dB(A)，出料口声压级降低6 dB(A)；叶片数为3时进料口和出料口的气动噪声均低；采用进料口尺寸200 mm×160 mm进料口侧噪声较低；增加出料管高度可有效降低叶片式抛送装置气动噪声的声压级。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景、目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题来源

1.4研究内容及技术路线

第二章 模型建立及网格划分

2.1抛送装置流道模型的建立

2.2 声学边界元2D网格的划分

2.3 抛送装置内流道流体网格的划分

2.4 本章小结

第三章 抛送装置内流场数值分析

3.1 流场计算方法及流程

3.2流场计算理论基础

3.3空载气流流场数值模拟

3.4气流流场影响因素分析及压力数据输出

3.5负载气固两相流流场数值模拟

3.6 本章小结

第四章 气动噪声数值预测及试验验证

4.1声学基础

4.2 气动声学理论模型

4.3基于Virtual.Lab的抛送装置气动噪声预测

4.4抛送装置气动噪声计算结果分析

4.5抛送装置气动噪试验验证

4.6 抛送装置负载气动噪声计算及分析

4.7 本章小结

第五章 气动噪声影响因素分析

5.1叶轮转速对抛送装置气动噪声的影响

5.2叶片数对抛送装置气动噪声的影响

5.3叶片倾角对抛送装置气动噪声的影响

5.4进料口尺寸对抛送装置气动噪声的影响

5.5出料管高度对抛送装置气动噪声的影响

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果