風(fēng)機(jī)廠石家莊風(fēng)機(jī)廠石家莊風(fēng)機(jī)石家莊市風(fēng)機(jī)廠石家莊風(fēng)機(jī)維修石家莊風(fēng)機(jī)銷售１２葉片表面的壓力脈動(dòng)信號(hào)提取及分析

    葉片表面的監(jiān)測(cè)位置如圖２所示，這樣，待非定常計(jì)算結(jié)束時(shí)，便可以得到１１０個(gè)葉片表面壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)。圖２石家莊風(fēng)機(jī)葉片表面監(jiān)測(cè)位置Ｆｉｇ．２Ｍｏｎｉｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｆａｎｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅ圖３顯示了模型中一個(gè)葉片壓力面的壓力波動(dòng)時(shí)域圖和頻域圖。作用在葉片上的壓力時(shí)域圖呈現(xiàn)出了明顯的周期性特征，周期與石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致，當(dāng)石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為３０００ｒ／ｍｉｎ時(shí)，壓力變化一周的時(shí)間為０．０２ｓ。而且無論是葉片的吸力面還是壓力面，都無一例外的表現(xiàn)出了５５倍頻（２７５０Ｈｚ）的峰值頻率，這說明石家莊風(fēng)機(jī)噪聲中的５５倍頻主要由葉片貢獻(xiàn)。圖３Ｐ１面的壓力時(shí)域圖和頻域圖Ｆｉｇ．３ＴｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｆｉｇｕｒｅｏｆＰ１ｐｒｅｓｓｕｒｅ
２葉片氣動(dòng)噪聲分析
２１葉片產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲仿真計(jì)算
    本文采用Ｆｌｕｅｎｔ軟件中的聲類比積分（基于ＦＷ－Ｈ方程）模塊計(jì)算葉輪產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲，計(jì)算的氣動(dòng)噪聲聲源為旋渦石家莊風(fēng)機(jī)１１０個(gè)葉片上的壓力波動(dòng)信號(hào)，遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的選擇按照ＧＢＴ２８８８－９１的規(guī)定，選擇了距離石家莊風(fēng)機(jī)中心位置１ｍ處的６個(gè)點(diǎn)，分別是石家莊風(fēng)機(jī)軸線方向上兩個(gè)，徑向方向上４個(gè)，如圖４所示，圖４旋渦石家莊風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)Ｆｉｇ．４Ｍｏｎｉｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｆａｎｆａｒｆｉｅｌｄｎｏｉｓｅ在Ｘ，Ｙ，Ｚ方向各取一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以下所示為石家莊風(fēng)機(jī)在三個(gè)監(jiān)測(cè)位置的聲壓頻域圖。從圖５中可以看出，葉輪遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓頻譜中均含有５５倍頻成分，另外三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓頻譜與以上三點(diǎn)類似，都含有５５倍頻成分，與試驗(yàn)測(cè)得的峰值頻率一致，證明該模型能夠反映出旋渦石家莊風(fēng)機(jī)葉片的主要噪聲特性。為了分析葉片氣動(dòng)噪聲的方向性，計(jì)算出六個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的總聲壓級(jí)，整理到表１中。由表１可知，葉片產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲中徑向方向的噪聲遠(yuǎn)大于軸向方向的噪聲，可見，葉片產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲主要沿徑向傳播。
２２不同葉片厚度下氣動(dòng)噪聲分析
    為了說明葉片厚度對(duì)葉片氣動(dòng)噪聲的影響，本文在葉片厚度為１ｍｍ到４ｍｍ的范圍內(nèi)共取了十個(gè)點(diǎn)，分析計(jì)算聲功率級(jí)隨葉片厚度的變化特性，如圖６。圖６石家莊風(fēng)機(jī)葉片聲功率級(jí)隨葉片厚度的變化Ｆｉｇ．６Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｄｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎｆａｎｂｌａｄｅｓｏｕｎｄｐｏｗｅｒｌｅｖｅｌ由圖６可以看出，在不同葉片厚度下，葉片產(chǎn)生的聲功率級(jí)均在１１２ｄＢ到１１７ｄＢ的范圍內(nèi)，最大聲功率級(jí)與最小聲功率級(jí)之間相差僅為４．２％，與原模型相比，葉片厚度減小為１ｍｍ時(shí)，聲功率級(jí)增加了１．７％。可以認(rèn)為葉片厚度從４ｍｍ減小到１ｍｍ的過程中，聲功率級(jí)基本上沒有變化，即葉片產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲基本上沒有發(fā)生變化。
３葉片結(jié)構(gòu)聲輻射分析
３１葉片產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲仿真計(jì)算

     計(jì)算葉片產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲時(shí)，首先對(duì)葉輪的葉片進(jìn)行頻率響應(yīng)分析，獲得葉輪上所有節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)速度，以此作為邊界條件應(yīng)用Ｖｉｒｔｕａｌ．Ｌａｂ分析軟件，計(jì)算得到葉輪遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的聲壓分布。圖７是進(jìn)行葉片頻率響應(yīng)分析的有限元模型，其中，葉片上的脈動(dòng)壓力來自由石家莊風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算，葉輪的約束為固定旋轉(zhuǎn)中心孔的內(nèi)表面。圖７葉片頻率響應(yīng)分析模型Ｆｉｇ．７Ａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｂｌａｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅ圖８是葉尖處提取的振動(dòng)速度頻譜圖。從頻譜圖可以看出，振動(dòng)速度的峰值集中在１２５０Ｈｚ，３８５０Ｈｚ，與激勵(lì)中的１２４４Ｈｚ，３８３１Ｈｚ的峰值頻率誤差均在０．５％以內(nèi)，可以認(rèn)為速度頻譜圖中的峰值是由于激勵(lì)引起的。為了評(píng)價(jià)葉片產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲，建立了以葉輪中心為球心，半徑為１ｍ的球形場(chǎng)點(diǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)格。表２列舉了葉片振動(dòng)在６個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的噪聲聲壓級(jí)。從表２中可以看出，葉片振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲聲壓級(jí)為負(fù)值，說明此時(shí)葉片剛度足夠大，振動(dòng)幅值很小，產(chǎn)生的葉片結(jié)構(gòu)噪聲也相當(dāng)小基本上可以不予考慮。