罗茨鼓风机内部流场及气动噪声分析

摘要

罗茨鼓风机是一种回转式鼓风机，作为典型气体增压与输送的通用机械，因其结构简单、工作稳定及无内压缩等特点，广泛应用于诸多行业。然而，罗茨鼓风机在工作中，由于进、排气脉动和回流冲击的影响，气体动力性噪声较大，不仅影响人身健康，污染环境，而且降低了设备的安全使用寿命，限制了罗茨鼓风机进一步发展。为进一步改善罗茨鼓风机的性能，本文针对罗茨鼓风机气动噪声问题，对其内部流场及气动噪声源特性进行分析与研究。
　　建立了三叶渐开线罗茨鼓风机二维流场数值计算模型，导入驱动罗茨鼓风机两转子同步反向旋转的动边界文件，运用动网格模型对罗茨鼓风机二维流场模型进行了可压缩非定常内流数值模拟。罗茨鼓风机运转稳定后，对罗茨鼓风机流动过程进行数值模拟，分析了进气口质量流量变化规律，表明罗茨鼓风机进气口处流动呈现周期性。
　　选取罗茨鼓风机运转稳定后，一个旋转周期过程中不同时刻压力场分布和速度场分布进行数值分析，得到罗茨鼓风机内部瞬态流场的静压分布与速度矢量分布。在罗茨鼓风机进排气口处设置监测点，得到进排气口处压力脉动时域图，运用FFT技术获得各个监测点处的压力脉动频域图，对罗茨鼓风机进排气口处压力脉动时域和频域特性进行了分析。
　　在罗茨鼓风机内部流场计算结果基础上，引入FLUENT宽频噪声模型，得到罗茨鼓风机运转一个周期过程中不同时刻的声功率级分布，对其宽频噪声源特性进行数值分析，表明罗茨鼓风机主要的气动噪声源位于进气腔。引入FW-H噪声模型，对罗茨鼓风机进排气口处设置的监测点的离散噪声分布特性进行了数值计算和分析，得到各监测点处的离散噪声频谱图。本文的研究为低噪声罗茨鼓风机结构设计与改进提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 罗茨鼓风机气动噪声理论

2．1 罗茨鼓风机噪声机理与特性

2．2 气动噪声计算理论

2．3 气动噪声数值计算方法

2．4 涡声理论

2．5 本章小结

3 罗茨鼓风机内部流场数值模拟计算

3．1 计算流体力学(CFD)理论基础

3．2 计算模型建立及网格生成

3．3 运用ANSYS FLUENT求解计算

3．4 本章小结

4 罗茨鼓风机内部流场数值分析

4．1 流量数值模拟结果分析

4．2 压力场数值模拟分析

4．3 排气腔速度场数值模拟分析

4．4 流场压力脉动特性分析

4．5 本章小结

5 罗茨鼓风机气动噪声数值计算分析

5．1 罗茨鼓风机宽频噪声计算分析

5．2 罗茨鼓风机离散噪声计算分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文