降低動(dòng)葉與靜葉互干擾噪聲研究

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1、蠶離騫期JOURNAL。醍戀輻需爲(wèi)魯NSTITUTE吋晶舄4?一詬'條低動(dòng)葉與靜葉互干擾噪聲研鑒""空d加S/（寧波高尊?？茖W(xué)校〉（浙江奉化市職業(yè)技?！迪拢幸粋€(gè)聶佳的間距，使風(fēng)機(jī)的桌聲戳低摘要本文分析旌轉(zhuǎn)桌聲的產(chǎn)生機(jī)理?采用增大動(dòng)葉和靜葉軸向間距的降桌方法進(jìn)行試驗(yàn)?結(jié)果表明，適當(dāng)增大軸向間距，可降低風(fēng)機(jī)的噪聲?并且在保證風(fēng)機(jī)氣動(dòng)特性前提主題詞軸療風(fēng)機(jī)族轉(zhuǎn)噪聲釉向間距分類號(hào)TU112.5〉軸流風(fēng)機(jī)噪聲作為一個(gè)環(huán)境噪聲源?已日益受到重視。許多學(xué)者對(duì)軸流風(fēng)機(jī)噪聲理論和實(shí)驗(yàn)作了大量工作。對(duì)動(dòng)葉和靜葉互干擾噪聲研究工作做得較多的主要有I?J?Sharland[1M

2、*V.Lowson[2-和J.H.Dittmar1-3-?I-J.Sharland得出的結(jié)論是：多級(jí)風(fēng)機(jī)的離散噪聲是由動(dòng)葉與移葉的氣動(dòng)干擾所引起的?噪聲大小與葉片列之間的軸向間距有密切關(guān)系?靜子面積也是一個(gè)重要參數(shù)。M.V.Lowson給出了軸流風(fēng)機(jī)離散頻率噪聲理論，他對(duì)動(dòng)葉（靜葉）與上游靜葉（動(dòng)葉）相互作用產(chǎn)生的脈動(dòng)力所引起的噪聲輻射進(jìn)行了研究，給岀了噪聲輻射的總聲功率和指向性曲線以及根據(jù)尾跡幾何參數(shù)計(jì)算脈動(dòng)力的方法oJ.H.Ditunar證實(shí)?了轉(zhuǎn)子葉尖氣流不規(guī)則流動(dòng)與其下流靜葉的相互作用?是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的重要噪聲源?并得出了尾跡性能（速度虧缺）與間距的關(guān)

3、系式。本文在軸流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲特性分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)前人的理論研究成果?采用增大軸向間距方法在JET51-2軸流風(fēng)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)研究?結(jié)果表明，適當(dāng)增大軸向間距，可降低噪聲。而且在保證風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能前提下[存在一個(gè)最佳間距?使風(fēng)機(jī)噪聲最低。2旋轉(zhuǎn)噪聲產(chǎn)生機(jī)理?軸流風(fēng)機(jī)的氣流噪聲主要有旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲二種形式。旋轉(zhuǎn)噪聲主要是由于風(fēng)機(jī)葉片高速轉(zhuǎn)動(dòng)打擊周國空氣介質(zhì)引起周圍空氣壓力和速度脈動(dòng)而產(chǎn)生的?其強(qiáng)度與葉片負(fù)荷有關(guān)。當(dāng)氣流流過葉片時(shí)?在葉片表面形成附面層?特別是吸力面的附面層容易加?胡如夫：男碩土，現(xiàn)為寧枝高&機(jī)械系講師，浙江寧波315010來務(wù)日期J997-O6

4、-12厚并產(chǎn)生許多旋渦。在葉片尾緣處吸力面和壓力面的附面層匯合形成尾跡區(qū)，在尾跡區(qū)的氣流,其壓力和速度遠(yuǎn)低于主流區(qū)的數(shù)值?因而，當(dāng)工作轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)?葉片出口區(qū)內(nèi)氣流具有很大的不均勻性?這種不均勻氣流周期性地作用于周圍空氣介質(zhì)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，即形成噪聲.對(duì)于導(dǎo)葉處于動(dòng)葉之后的軸流風(fēng)機(jī)，由于導(dǎo)葉相對(duì)于動(dòng)葉速度場(chǎng)的變化相同?空氣速度也會(huì)發(fā)生類似的周期性變化，葉片在周期性變化的速度場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng),作用在葉片上的脈動(dòng)力以及由此而產(chǎn)生的噪聲將是周期性變化的?但對(duì)于動(dòng)葉前裝有導(dǎo)葉的軸流風(fēng)機(jī),這種周期性的脈動(dòng)力卻是由靜葉排出的不均勻氣流沖擊后面的動(dòng)葉所引起，其脈動(dòng)力的周期性可用圖1來

5、解釋。普氣流流過靜葉時(shí)，靜葉排后，由于存在尾跡，氣流是不均勻的?于是動(dòng)葉經(jīng)過時(shí)，流向動(dòng)葉的氣流絕對(duì)速度￡將是周期性變化的，此外，相對(duì)于動(dòng)葉的遊口氣流角a及氣流沖角i也是周期性變化的，因此，氣流作用于動(dòng)葉上的力（反之?動(dòng)力作用于氣流的力）也將是周期性變化的脈動(dòng)力?？傊?，軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲的根源有兩點(diǎn):一是葉片及葉片上的壓力場(chǎng)隨工作輪旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)周圍介質(zhì)的擾動(dòng)而產(chǎn)生孑二是由于前后排葉片相互作用的空氣動(dòng)力,對(duì)葉片所造成的脈動(dòng)力所產(chǎn)生。2旋轉(zhuǎn)噪聲頻率分析21對(duì)單獨(dú)葉輪風(fēng)機(jī)，只有一種旋轉(zhuǎn)噪聲頻率:■葉NB.<1)式中少一風(fēng)機(jī)工作輪轉(zhuǎn)速E—風(fēng)機(jī)工作輪葉片

6、數(shù)；F—偕波序號(hào)d=l，2,3.???）。由式（1）可知，無導(dǎo)葉的單獨(dú)葉輪軸流風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲頻率只與工作輪的轉(zhuǎn)速及其葉片數(shù)有關(guān)。"一動(dòng)葉B8周速度才氣流與葉片相對(duì)速度c氣流絕對(duì)速度L氣潦進(jìn)口角—沖角，一進(jìn)口處葉片安裝角圖1軸流風(fēng)機(jī)周期性脈沖動(dòng)力的形成2.2對(duì)帶有導(dǎo)葉的多級(jí)軸流風(fēng)機(jī)，存在多種旋轉(zhuǎn)噪聲頻率喜個(gè)導(dǎo)葉由于葉輪葉片激發(fā)而產(chǎn)生的頻率上NB.每個(gè)葉片由于每個(gè)導(dǎo)葉相激發(fā)而產(chǎn)生的頻率:<3)每個(gè)葉片相激發(fā)的周期之間?相鄰葉片彼此擦過所產(chǎn)生的頻率*葉片和導(dǎo)葉相互干擾而產(chǎn)生的頻率￡B+&N￡=p-?而式中:再一導(dǎo)葉片數(shù)；K_B和歹的最大公約數(shù)。由以上(2)(3)(

7、4)(5)式可知，帶導(dǎo)葉的多級(jí)軸流風(fēng)機(jī)，其旋轉(zhuǎn)噪聲與葉片數(shù),導(dǎo)葉數(shù)以及它們之間相互匹配有關(guān)。3動(dòng)靜葉片軸向間距對(duì)旋轉(zhuǎn)噪聲影響的理論分析廠f從旋轉(zhuǎn)噪聲形成機(jī)理可知，產(chǎn)生動(dòng)脈葉片相互作用的機(jī)理有二個(gè)方面:一是動(dòng)葉尾跡與其下游靜葉相互作用?如圖2所示。二是動(dòng)葉葉尖不規(guī)則流動(dòng)產(chǎn)生的渦流與下流靜葉的作用，如圖3所示。圖2動(dòng)葉尾跡與靜葉相玄作用機(jī)理圖3動(dòng)葉葉尖不規(guī)則淹動(dòng)對(duì)靜葉的作用機(jī)對(duì)機(jī)理一?尾跡性能和間距關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式為〔，：W(A觀=(Z/C+O.02502式中:"'一尾跡速度少8—自由束流速度(m/s)j?C—弦長(mm)

8、Z—釉向間距參數(shù)(mm),4一常數(shù)(由

9、葉型決定兒對(duì)機(jī)理二?通過建立渦流模型?在一定假設(shè)的前