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案例范本
轴流通风机降噪关键技术研究
添加时间: 2020-9-21 11:13:39 来源: 作者: 点击数:

江苏大学学生科研项目申请书

课题名称:轴流通风机降噪关键技术研究

一、项目的基本内容,项目研究的目的,国内外研究现状、水平和发展趋势,本研究达到的科学技术水平和预期社会经济效益

1.项目基本内容

   激光熔覆技术在工业应用和科学研究中具有重要的应用前景,送粉器的设计和开发是激光熔覆设备的关键技术之一。随着激光熔覆技术的快速发展,以及对熔覆层的加工精度和质量要求的提高,国内外相继研发了基于不同原理的送粉器。本作品将研究同步送粉法,对送粉器的粉末单位时间输送率和粉末的输送速度进行研究,从而提高熔覆层的质量和加工零件尺寸精度。

2.项目研究的目的、基本思路

激光熔覆技术作为拓宽和延伸传统材料应用领域和开发、制备新材料的手段之一具有广阔的应用前景,它不仅是材料科学和凝聚态物理十分感兴趣的研究对象而且更是国内外相关学科研究的热点和前沿。但由于其开发、研究的时间短,试验条件差理论研究相对滞后,熔覆设备一次性投资大等问题,制约了熔覆技术的发展。迫切需要理论体系和相关理论的解决。因此,对送粉器进行优化设计,从而为激光参数的选择和送粉控制系统的设计提供理论基础势在必行

本研究的基本思路如下

针对叶轮主要几何参数和各截面翼型的主要参数,采用遗传算法建立以降低噪声为目标的优化函数,进行多个方案设计,利用数值模拟方法得到每个方案在设计工况下尾迹数据。采用Fukano模型建立尾迹数据与设计变量之间的函数关系,运用多目标遗传算法进行寻优,得到最优的叶轮和各截面几何参数。采用前弯前掠技术对叶型进行优化。对叶片列之间的距离进行调整优化。

1、对轮毅比、径向间隙叶片直径等影响风机噪声的几何参数进行选取

2、用遗传算法建立以降噪为目标的优化函数,进行多个方案设计

3、运用CFD得到各方案的风机性能

4、用Fukano模型建立尾迹数据与设计变量之间的函数关系,运用多目标遗传算法对近拟函数寻优,得到最优的叶轮和各截面几何参数

5用弯掠技术进行叶型优化

6寻找最优的叶片列之间的距离

7CFD和试验验证优化结果

3.国内外研究现状、水平和发展趋势

在传统的降噪方法中,最常用的是安装消声、隔音装置以达到降低噪声的目的但是这种办法并没有从根本上解决风机噪声的问题。近几年随着科学水平的提升,以及人们对于优良工作环境等的需求。针对风机的降噪技术的研究,渐渐转移到设计和优化翼型的办法中。同时调整叶片列之间的距离等从根本上降低风机噪声。

在我国通风机生产厂商普遍存在只重销售不重研发的不合理现象,加之对风机的研发投入不足,导致风机的设计水平相对落后,噪声问题颇为突出。国内部分学者采用复合算法和遗传算法对轴流通风机进行降噪处理,通风机的噪声问题得到一定的改善,但是与国外相比,仍有一定的差距。国外越来越多学者针对叶片翼型进行设计和优化,并且取得了不错的进展

4.本研究达到的科学技术水平和预期社会经济效益

本研究创新地提出了一种结合遗传算法和CFD的轴流通风机降噪方法,并运用此方法设计一台中型轴流通风机,该风机的噪声等级与国内同类产品相比有明显的降低。该设计方法将弥补国内轴流通风机降噪水平不足,推进我国通风机的发展,提升我国通风机产品的国际竞争力。运用此方法设计的轴流通风机的降噪将得到一定程度提高,这将降低通风机的能耗,达到节能减排的目的。

二、项目的研究思路和方法,msc17.com:技术路线、实验方案及可行性分析(包括过去的研究工作基础、现有条件)

1.项目的研究思路和方法

针对叶轮主要几何参数和各截面翼型的主要参数,采用遗传算法建立以降低噪声为目标的优化函数,进行多个方案设计,利用数值模拟方法得到每个方案在设计工况下尾迹数据。采用Fukano模型建立尾迹数据与设计变量之间的函数关系,运用多目标遗传算法进行寻优,得到最优的叶轮和各截面几何参数。采用前弯前掠技术对叶型进行优化。对叶片列之间的距离进行调整优化。对通风机内部流动进行三维数值模拟,预测其噪声等级。加工样机,通过实验验证本设计方法的可靠性。

2.技术路线、实验方案

技术路线图

3.可行性分析

1)遗传算法被国内外学者成功运用于离心泵等的设计中,本研究借鉴其经验,将该方法应用于轴流通风机设计。

2)经过多年的发展,CFD技术被广泛应用于各种泵内部流场的求解计算,其计算结果与实验结果吻合较好,其可信度较高。

3)项目申请人所在的流体机械及工程学科系国家级重点学科,拥有较好的实验条件和测试设备;项目组成员长期从事各类水泵的研究与开发,团队合作紧密,分工合理。

 4)项目申请人所在团队与中国最大的船用空调制造商兆胜空调集团建立良好的合作关系,实验将在该公司的标准实验台上进行。

三、作品的实际应用价值和现实意义(A、C类),作品的使用范围及推广前景及市场分析和经济效益预算(B类)

本作品适用于所有轴流通风机,对轴流通风机的噪声进行了较为深入的研究。提出的解决办法能够对轴流通风机的噪声达到了显著的降低既可以作为他人研究通风机噪声的参考,同时也可以应用到实际制造中达到一定的经济效益。

本作品技术含量高,有较高的附加值。在达到一定的学术和经济效益的同时,改善人们的工作、生活环境,同时达到节能减排的目的。

四、年度研究计划及预期进展最终预期研究成果,有助于理解、评审的现有技术和参考文献检索目录

年度研究计划

2014.05~2014.06    收集有关资料

3014.07~3015.01    进行优化设计及CFD验证

2015.01~2015.04    进行试验验证

最终预期研究成果

  发表论文一篇

参考文献检索目录

[1] C. Lee. A Prediction Model for the Vortex Shedding Noese From the Wake of an Airfoil or Axial FlowFan Blades. Journal of Sound and Vibration[J], 1993,164(2):327-336

[2]  赵宁,唐德科等.轴流风机叶轮振动模态实验研究.流体机械[J]199927(6), 3-6

[3]  张惠忠,张德强.超低噪声轴流通风机的研制.风机技术[J]1998,4

[4]  吴秉礼.轴流通风机气动噪声预测与治理.流体机械[J]1998, 26(4), 31-35

[5]  陈燎原.旋转环对风机噪声特性及气动性能影响的试验研究.  流体机械[J]2001. 29(5), 5 -7

[6]  刘秋洪,祁大同等.风机降噪研究的现状与分析.流体机械[J]2001.29(2),29-32

[7] N. Chen, H. W. Zhang, H. Du, Y. J. Xu and W. G. Huang, Effect of Maximum Camber Location on Aerodynamics Performance of a Transonic Compressor Blade [C]. ASME Turbo Expo 2005, Nevada, USA (2005) GT2005-68541.

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