声学仿真在离心风扇噪音预测中的应用-三星-朱霞.doc

「»1乘声学仿真在离心风扇噪音预测中的应用苏州三星电子有限公司朱霞CFD工程师目录CONTENTSn. CFD仿真及流场信息获取、皿、噪音耦合仿真与测试验证IV.风扇叶型优化噪音预测<>结论I前言□背景前向多翼离心风机具有流量大，压力系数高、噪音彳氐、尺寸小等彳寺点，被广泛应用于家电产品中，为 了提高产品竞争力，家电企业越来越重视自身产品的噪音水准，声学仿真也逐步走进家电行业，为产 品的噪音设计提供｝旨导I前言口研讨方法以某风管机使用的双吸离心风扇为例，采用CFD与LMS联合仿真研讨气动噪音，具体流程如下所l'star计算瞬时表面压力转换为・CGNS格式n CFD仿真及流场信息获取□ CFD计算模型及设置固壁表面压力变化是噪音的来源通过流场计算，获取风扇蜗壳表而压力脉动作为声源＞建模：建立风扇蜗壳CFD模型，将风扇蜗壳置于大空间＞网格：为了准确捕捉风扇表面的压力脉动，叶片四周进行加密，整体网格数量1900万CFD计算模型计算网格n CFD仿真及流场信息获取□风扇蜗壳表面压力脉动模拟实时保存风扇及蜗壳表而的压力脉动，输出数据文件风扇衣面压力分布风扇衣面压力分布S2.0S47Z2爬(P3)风扇衣面压力分布,将其作为LMS中计算声源。

蜗壳农面压力分布m噪音耦合仿真与测试验证监控点频谱■仿真m噪音耦合仿真与测试验证□噪音仿真■扇声源响应噪音是由风扇及蜗壳共同作用引起的，分别对扇声源噪音及蜗壳固壁引起的偶极子噪音进行研讨＞扇声源的计算将风扇网格、蜗壳网格设置为声学网格，外部建立场点相应面网格风扇表而压力脉动 进行傅里叶转换，采用LMS中扇声源模型，计算其经过蜗壳腔向外的声传播＞计算得到监控点BPF频率下的声压值,频率为820Hz及其倍频，声压值较大，约为25・50dB ;Aopnv* "BQ Occvnwcel风扇BPFW□噪音仿真•蜗壳声源的偶极子响应＞将蜗壳网格设置为声学网格，外部建立场点相应面网格蜗壳表而压力脉动进行傅里叶转换，采用L MS中偶极子噪音模型，计算表面压力脉动引起噪音的声学传播计算得到各监控点不同频率下的声压值，结果如图所示：蜗壳边界元网格监控面上噪音值50400 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000频率Hz监控点频谱■仿真m噪音耦合仿真与测试验证□风扇引起噪音与蜗壳引起噪音耦合利用声级的叠加公式，将两部分声源的响应叠加，鸟=101og(10L1/1° + 10£2/1° + 10£3/1° + …)在BPF音频率下z由于BPF的声压较蜗壳偶极子声源引起的声压较大，叠加后整体表现为BPF音的声 压。

根据计算得到，监控点的噪音值为64.2dB噪音实测为66.6dB ,与模拟差异2.4dBo误差的原因可能在于仿真模型中未包含电机，计算未包括电 机噪音IV风扇叶型优化噪音预测□叶型优化为了改善风扇噪音，改变叶片岀口角及叶片内径，优化风扇叶型风扇模型由CFD模拟结果得到,优化风扇的岀口气流方向改变，减弱其对蜗壳的冲击IV叶型变更影响分析□噪音仿真对比由于优化风扇的气流冲击蜗壳的强度减弱，蜗壳的偶极子噪音显著减小，频谱对比如下图耦合仿真结果得到，优化风机较原始风机噪音下降2.9dB(A)o50454035和i3025201510500 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000频率Hz＞噪音实验验证：利用全消噪音实验室进行噪音测试，对比模拟与测试的差异，变更叶型后，噪音测试 值为64.1dB ,较原始风扇下降2.5dB ,模拟与测试趋势相同V结束语木文的离心风机声学计算采用声学仿真及流体分析进行联合仿真，首先利用流体仿 真方法获得风扇、蜗壳表面的压力脉动；再通过声学仿真软件分别模拟扇声源及蜗 壳偶极子声源引起的噪音传播过程,最终将两部分响应叠加，得到外场的辐射声压 值。

通过对比监控点的仿真值与测试值，误差约2.4dBo风扇叶型的优化减小气流对蜗壳的冲击，仿真预测噪音下降2.9dB ,噪音测试下降 2.5dB ,测试结果与模拟预测趋势一致利用联合仿真的方式预测风机噪音的技术，可为实际中风机叶片的优化改型及性能 改善提供指导THANKS!。