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发动机轴流冷却风扇低噪声气动性能分析与控制研究

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目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1概述

1.2发动机轴流冷却风扇降噪研究

1.3发动机冷却风扇的设计方法现状

1.4计算流体动力学与计算声学的发展

1.4.1计算流体动力学的发展

1.4.2计算声学的发展

1.5本课题研究的内容和目的

2叶轮机械气动力学及气动声学基本理论

2.1理想气体气动力学基本方程

2.1.1连续性方程

2.1.2理想气体运动微分方程

2.1.3理想气体的能量方程

2.2叶轮机械气动声学基本理论

2.2.1点源辐射公式

2.2.2 Lighthill波动方程

3发动机轴流冷却风扇的低噪声设计开发

3.1发动机轴流冷却风扇的紊流噪声模型

3.1.1紊流噪声模型的发展过程

3.1.2紊流噪声模型

3.2冷却风扇叶栅的设计原理

3.3冷却风扇低噪声设计

3.3.1正问题

3.3.2反问题

3.4低噪声冷却风扇结构设计

4发动机轴流冷却风扇测试及结果

4.1风扇试验台的设计

4.1.1发动机轴流冷却风扇的噪声特性测量

4.1.2发动机轴流冷却风扇的流动特性测量

4.2发动机轴流冷却风扇台架试验结果

4.2.1其他试验设备

4.2.2噪声测量方案

4.2.3风速测量方案

4.2.4风扇风速测量结果

4.2.5风扇噪声水平测量结果

4.2.6方案选择

4.2.7小结与建议

4.3整车车外加速噪声道路试验结果

4.3.1试验概述

4.3.2试验设备及仪器

4.3.3试验过程

4.3.4试验结果分析

5发动机轴流冷却风扇流体有限元分析

5.1概述

5.2计算流体动力学分析

5.2.1几何模型的建立

5.2.2流道有限元模型

5.2.3流动介质属性

5.2.4CFD模拟结果及分析

5.3CAA分析初探

5.3.1卡门涡街现象描述

5.3.2卡门涡街问题的计算结果及分析

5.4 小结

6结论

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

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摘要

汽车产业的发展给人们带来了巨大的便利,同时,它所产生的排放、噪声和能源短缺问题也日益引起人们的关注。汽车的冷却风扇作为汽车的一个重要的噪声源,它的低噪声气动性能设计随着新的噪声法规的出台变得日益迫切。 本文着眼于汽车冷却风扇的低噪声气动性能,从汽车冷却风扇的流体动力学理论和气动噪声的产生机理出发,建立数学模型,分析风扇主要结构参数对冷却风扇噪声性能的影响。根据叶轮机械设计中的正问题的提法,编制了计算机结构参数计算程序,进行了冷却风扇的设计计算,从若干种风扇设计方案中选优,进行三维实体造型,制造了快速原型模型用于噪声气动性能试验。同时,根据叶轮机械设计中的反问题的提法,针对发动机轴流冷却风扇的噪声性能,编制了反算程序,用于预测估计冷却风扇的噪声性能,从而为设计效果的验证提供初步依据。 设计制造了发动机冷却风扇噪声性能测试专用试验台,用于冷却风扇的台架试验。同时,使用新的风扇原型进行了整车车外加速噪声性能测试。风扇台架试验测试结果表明,针对研究车型(SC6331B)改进设计的冷却风扇,噪声得到较大幅度的下降,在发动机主要工作转速下,风扇噪声下降3~4.5dB(A),由此带来了1.5~2dB(A)左右的整车车外加速噪声的下降。配合护风圈的改进和冷却风扇相对护风圈安装位置的优化,整车车外加速噪声可以期待更大的降低,但限于试验条件的制约,未能得到有效地证实。 由于计算流体力学和计算技术的迅速发展,利用数值技术进行流体机械正问题研究已经较为成熟,并有一定的研究与应用,但湍流模型尚待进一步完善。由于资金缺乏和技术意识的落后,国内的数值计算工作开展不够。为了探讨现代设计方法在冷却风扇设计中的应用,本文对冷却风扇的计算流体动力学问题(CFD)作了一定的探讨,同时,也对计算声学(CAA)的理论与实践作了一定的摸索。

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