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所屬領(lǐng)域：機(jī)械設(shè)計(jì)

研究目的：流體機(jī)械、化工過程機(jī)械（葉輪、螺旋槳、泵等）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化（葉片、流道等），實(shí)現(xiàn)流體機(jī)械的高性能、高效率工作；流體機(jī)械降噪設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)狀態(tài)噪音水平。

目前開發(fā)階段：原型/中試產(chǎn)品

成果簡介：

本成果可基于流體動力學(xué)理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與 CFD 方法，建立參數(shù)化三維模型，對各類流體機(jī)械開展三維流場數(shù)值模擬和性能預(yù)測，對流體機(jī)械（葉輪、泵等） 的結(jié)構(gòu)開展優(yōu)化設(shè)計(jì)；可以依據(jù)減噪降噪技術(shù)，采用 CFD 方法對流體機(jī)械開展噪聲分析和優(yōu)化，降低機(jī)械工作噪音。本成果可廣泛應(yīng)用于葉輪、螺旋槳、渦輪、流道等流體機(jī)械及化工過程機(jī)械領(lǐng)域。

  已開發(fā)完成的“車輛用無刷直流風(fēng)機(jī)葉輪”主要用于高端乘用和工程車輛的空調(diào)系統(tǒng)及發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)緊湊、大風(fēng)量、高效率，并解決風(fēng)扇氣動性能與噪聲性能之間的矛盾關(guān)系。本成果基于流體力學(xué)和氣動聲學(xué)的理論基礎(chǔ)，以企業(yè)提供的風(fēng)機(jī)葉輪原型為研究對象，在企業(yè)規(guī)定的可變結(jié)構(gòu)參數(shù)下，開展了葉片結(jié)構(gòu)對氣動性能與噪聲性能影響規(guī)律的研究并對其開展優(yōu)化設(shè)計(jì)。本成果改進(jìn)經(jīng)典翼型并定義了平面葉型中弧線和厚度曲線的基本參數(shù)，建立葉輪的參數(shù)化模型（如圖 1 所示）。

圖 1 車輛用無刷直流風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)化模型

  本成果建立葉輪的流場及聲場計(jì)算模型（如圖 2 所示），采用 CFD/CAA 耦合仿真的方法，對其氣動性能與噪聲性能進(jìn)行模擬；將氣動性能與噪聲性能試驗(yàn)結(jié)果與其參數(shù)化模型仿真結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該參數(shù)化建模方法與仿真方法的準(zhǔn)確性。以平面葉型結(jié)構(gòu)參數(shù)為試驗(yàn)因素，風(fēng)量和噪聲值為評價(jià)指標(biāo)，安排正交試驗(yàn)，研究葉片平面葉型結(jié)構(gòu)參數(shù)對冷卻風(fēng)扇性能的影響規(guī)律。根據(jù)研究結(jié)果，提出了一種新型風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)。經(jīng)企業(yè)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所涉及的葉輪結(jié)構(gòu)性能優(yōu)于既定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖 2 車輛用無刷直流風(fēng)機(jī)葉輪流場仿真

  本成果的風(fēng)機(jī)葉輪具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)速小、風(fēng)量大、效率高和噪音低等突出優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于車輛、電氣和生產(chǎn)線等高端領(lǐng)域，市場需求大，應(yīng)用前景廣闊。目前已與江蘇沃爾森電子科技有限公司合作進(jìn)行研發(fā)和推廣，并處于中試階段（如圖 3 所示）。

圖 3 車輛用無刷直流風(fēng)機(jī)葉輪樣機(jī)及測試