旋渦風機殼體在內流場作用下的動力響應

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值模擬了旋渦石家莊風機殼體在內流場作用下的動力響應。通過對燃料電池車上旋渦石家莊風機聲振測試試驗，數值模擬石家莊風機內部三維非定常流場，并對旋渦石家莊風機殼體進行動力響應計算。分析結果表明，旋渦石家莊風機在內流場作用下振動的激振頻率與固有頻率發生共振，造成石家莊風機結構振動向外輻射噪聲，同時此方法能夠較為準確地模擬殼體在內部流場激勵下的動力響應。燃料電池轎車是以采用燃料電池作為動力系統的零排放新型環保汽車，其動力總成、傳動系統和驅動方式等與傳統內燃機汽車有很大的不同，因此噪聲源發生了很大的改變。試驗測試表明[i-4]，在燃料電池轎車的怠速工況下，旋渦石家莊風機和氫泵輻射的噪聲和傳遞的振動最為突出，特別是旋渦石家莊風機進氣量大，氣流速度快，高頻的嘯叫聲極大地影響了燃料電池轎車的聲品質，因此旋渦石家莊風機噪聲的研究受到越來越多的關注。
石家莊風機的噪聲主要由石家莊風機內部的湍流及流體與固體之間相互作用產生的。總的來說，石家莊風機的氣動噪聲大于結構振動噪聲。因此一直以來，石家莊風機噪聲研究的熱點都是氣動噪聲[5。6]，這些研究大都采用聲類比方法，且大都假設聲音是在自由空間傳播的，沒有考慮聲音在殼體表面的反射、衍射、散射現象，也沒有考慮非定常流場作用下殼體振動引起的噪聲。燃料電池車上旋渦石家莊風機在使用現場時進出口都連接著管道，內部的氣流封閉在機殼和管道內，氣動噪聲是通過流體激勵引發機殼振動從而向外傳播，此時通常采用各種消聲器來控制石家莊風機的氣動噪聲，能夠取得良好的降噪效果。
然而，此時石家莊風機殼體振動輻射出來的結構噪聲就顯得越來越重要，往往上升為主要的噪聲成分，必須予以重視。文獻[7]探討了殼體的固有頻率、聲腔共振頻率和石家莊風機噪聲之間的關系；文獻[8]計算了石家莊風機殼體外部聲學特性，對石家莊風機廠機殼進行了模態分析和噪聲預測，然而這些工作都沒有考慮到石家莊風機內部流場對殼體的作用。石家莊風機殼體在非定常氣動載荷作用下的受迫振動屬于微小位移振動，忽略其對流場的反向作用不會導致流場計算出現較大誤差[9]。筆者利用FLU—ENT計算石家莊風機內部三維非定常流場，得到不同監測點下的脈動壓力信號，然后將內流場作用下的氣動載荷加載到殼體上，使用ANSYS軟件計算石家莊風機的動力學響應。
筆者還進行了燃料電池車上石家莊風機臺架振動噪聲試驗，并將試驗結果和數值結果對比，為殼體振動聲輻射機理研究打下基礎，也為降低石家莊風機廠振動噪聲輻射的研究作準備。
旋渦石家莊風機振動噪聲試驗
試驗裝置及測點布置本次試驗使用石家莊風機獨立運行工況下進行振動噪聲測量分析，所使用的儀器有Head公司的SQlabⅢ(34通道)數據采集系統，加速度傳感器為美國peb公司生產的icp壓電式加速傳感器，麥克風為丹麥B8LK公司生產。本次試驗在同濟大學清潔能源汽車工程中心的半消聲室中進行，保證了振動噪聲測試結果的準確性。本次試驗測點為旋渦石家莊風機廠左右置和殼體上中下3個位置單向加速度傳感器、石家莊風機前后兩側麥克風、空濾和電機三向加速度傳感器和兩個麥克風。

石家莊市風機廠有限責任公司機電分公司，負責銷售石家莊市風機廠各種風機，包括離心式鍋爐鼓風機、鍋爐引風機、軸流風機、防爆風機、防腐風機、噴霧降溫風機、屋頂風機和各種風機配件等。負責承接各種風機的專業維修（包括現場維修及現場動平衡）。
    石家莊市風機廠有限責任公司位于石家莊市西南部石銅路，是全國風機行業重點骨干企業，風機行業協會成員，河北省風機測試中心。生產離心高、中、低壓風機以及軸流風機、高溫風機、防爆風機，并按用戶要求設計制造非標風機產品，品種齊全，品質優良。其產品廣泛應用于鍋爐鼓引風、礦山通風、化工、冶金、制藥、電力、紡織、水泥、隧道、化鐵爐、建筑、輸送物料、污水處理、糧庫通風、溫室大棚、消防排煙等各領域。
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