基于CFD的滚动活塞压缩机泵腔气流噪声分析
2012-09-15岳向吉巴德纯苏征宇李爱明
振动与冲击 2012年3期
岳向吉,巴德纯,苏征宇,冀 凯,李爱明
(1.东北大学 机械工程与自动化学院,沈阳 110004;2.沈阳华润三洋压缩机有限公司,沈阳 110044)
滚动活塞压缩机主要应用于冰箱和空调。由于家用的特点,其噪声水平值得关注[1-3]。滚动转子压缩机的噪声主要包括气流脉动噪声、机械噪声和电磁噪声,其中气流噪声为空气动力性噪声,占据了频谱的主要成分。作为全封闭的流体机械,研究和预测压缩机气流噪声涉及到流动、结构和声学方程,理论上可采用计算流体力学(CFD)、有限元(FEM)和边界元(BEM)等方法相结合求解外声场。但由于该问题过于复杂,尚未见有较为完善、成熟的模型[4]。所以,一些研究集中于分析压缩机内部的流动,从气流的压力脉动入手研究压缩机的振动和噪声源。Lee等[5]利用PTV(Particle Tracking Velocimetry)技术对旋转压缩机气液分离器内的流动进行了流场可视化实验;Ma等[6]结合实验研究了压缩机腔内压力随活塞转角的变化。
噪声研究基于波动声学[7],而CFD在预测旋转机械自由声场方面也已经取得了一定进展,尽管理论上采用雷诺平均的方法求解N-S方程不足以用来精确研究噪声问题[8],但其宏观上表现的湍流仍可为噪声的分析提供有价值的参考[9],同时具有计算量小,分析效率高的特点。泵腔气流噪声源于封闭腔内的湍流运动,其特点是湍流压力脉动综合作用于泵体零件,激励固体部件的振动而向外场辐射宽频噪声。所以本文在采用CFX软件对泵腔流场进行模拟的基础上,以湍流强度分布识别激励源的位置,以速度场分布分析湍流区域的形成机制,并以泵腔壁面所受的气体力分析激励源的幅频特性。……
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