075-新型住宅新风机出风口减噪结构的优化设计.pdfVIP

新型住宅新风机出风口减噪结构的 优化设计 程凯文，钱付平∗，魏舒婷，陈路敏，董红林，鲁进利，韩云龙 （安徽工业大学建筑工程学院，安徽马鞍山243002） 摘 要：本文主要对新型住宅新风机出风口减噪结构进行优化设计，运用CFD 方法模拟 三种送风口结构下新风机送风仓体内部稳态流场，根据获得的稳态流场数据利用 FW-H 模型 得出噪声最小的出口结构，再进行该结构状态下新风机送风仓体离散噪声的计算，从而选择 合适的隔音降噪措施。研究结果表明：圆形螺旋状出口最大声压值以及出口平均声压均比圆 形格栅和矩形格栅结构小，其中螺旋出口最大声压值为10.19dB，比圆形格栅结构值小52%， 出口平均声压为4.46dB，比矩形格栅结构平均声压值小66.7%，风机表面最大声压也略小于 其他结构，圆形螺旋状出口为最优送风结构；新风机仓体壁面各监测点声压级最大峰值均出 现在0 到250Hz 范围内，在250Hz 之后，随着频率的增加，声压级均呈减小趋势，应该选择 对低频噪声有效的隔音棉安装在新风机内部；基频验证表明模拟值与理论计算结果一致，说 明模拟结果有效。 关键词：住宅新风机 气动噪声 数值模拟 优化设计 1 引言 由于现代人群对住宅建筑室内居住环境要求的提高，家用电器的运行噪声控制显得越 来越重要。住宅新风机作为一种能够有效改善室内品质的设备将逐渐走入千家万户[1] ，本研 究主要设计一种住宅新风机出风口减噪结构，从而降低设备运行噪声。 住宅新风机的运行噪声主要由以下三个方面组成：在风机作用下空气不规则流动产生 的空气动力性噪声，风机所含电机的电磁辐射噪声，以及新风机设备固体壁面的机械振动引 起机械性噪声，当新风机运行时，这三种噪声混合在一起向住宅建筑内部辐射[2] 。风机的选 择决定电机的电磁辐射噪声；由系统结构振动产生的机械性噪声与新风机的制作材料、构件 之间的连接方式等有关，这部分需要从制作工艺方面进行完善。本文主要研究新风机的空气 动力性噪声，从而为降低系统运行噪声提供指导。气动噪声主要由离散噪声与宽频噪声两部 分组成，离散噪声一般称为旋转噪声，是由风机叶片的旋转形成的压力带动空气流动撞击出 风仓体固体壁面的相互作用引起的；宽频噪声也称涡流噪声，它是由边界层中的紊流度引起 的[3] 。由于气动噪声计算方法复杂，一直以来都无法完成精确的计算，而计算流体力学以及 声学计算方法正在成为研究气动噪声问题的主要工具，本研究采用莱特希尔声类比方法 （Lighthill’s Acoustic Analogy ）对新风机出口结构的气动噪声进行预测[4] ，为其低噪运行提 供一定的参考。 基金项目: 安徽省高校优秀青年人才支持计划, 安徽工业大学大学生创新训练项目 (201610360171). 作者简介: 程凯文(1990-), 女, 硕士研究生; 联系方式: Email: kevincheng8023@163.com. 通讯作者: 钱付平, Email: fpingqian@163. com. 本文主要对圆形格栅、圆形螺旋和矩形格栅三种出口结构下的出风仓体模型进行 CFD 数值模拟，进行宽频噪声特性分析，确定送风口最优结构；计算最优结构出风仓体内部测点 频谱信息，进行离散噪声分析，为新风机隔音材料的选择提供参考，最终目的是通过改善出 口结构开发低噪声的住宅新风机。 2 数值计算模型的建立 2.1 物理模型 本文对出风仓体结构进行一定的简化，为了方便观察新风机出口结构处的噪声信息，在 不影响模拟结果的前提下将模型出口段向外延伸20mm 。以螺旋状出口结构为例，最终模型 如图1 所示。 出口延伸段 出口结构 出风仓体壁面 离心风机 图1 新风机出风仓体模型图 2.2 数学模型 基本控制方程主要包括连续方程、动量方程等微分方