2015No.5
·设计计算·
重型机械
·59
装载机轴流风扇的气动声学性能优化与分析
张士伟“，陈长征，周勃”
（1.沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870；2.沈阳工业大学建筑工程学院沈阳110870）
摘要：叶尖间隙是影响风扇的效率和噪声重要因索之一，选择合适的叶尖间隙，对降低风扇噪声和保障风扇效率有重要意义。针对某轴流冷却风扇，利用流体分析软件Fluent对冷却风扇进行了流场仿真分析和优化，研究了叶尖间对气动噪声的影响规律。结果表明，当叶尖间隙为7mm时，风扇降噪效果理想，在保证风扇冷却性能的基础上，较明显降低了风扇噪声。仿真结果与实验结果一致，从而证明该优化方案是可行的。
关键词：装载机；叶尖间隙；轴流风扇；气动噪声
中图分类号：TH432.1
文献标识码：A
文章编号：1001196X(2015)05005904
Theoptimizationandanalysisofaerodynamicacoustic performance of the axial flow fan used in loader ZHANG Shi-wei', CHEN Chang-zheng', ZHOU Bo
(1. School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China ; 2. Architectural and Engineering Institute, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)
Abstract: As the tip clearance is an important factor for the efficiency and noise of the fan, selecting appropri-ate tip clearance is important. For the axial flow fan, in this paper, the fan's fluid field is analyzed and its pa-rameter is optimized by fluent analysis software, The effect of tip clearance on aerodynamic noise is also re searched. The simulation results show that de-noising achieve an ideal effect when the tip clearance value is 7mm. The simulation results are in agreement with the experimental results, it proves that optimization scheme is useful and effective.
Keywords: loader; tip clearance; axial fan; aerodynamic noise
0前言
装载机在工作过程中产生的噪声危害人们健康，因此对装载机噪声控制的研究逐渐受到重视")。其中，冷却风扇噪声为装载机的主要噪声之一。叶尖间隙的存在使风扇顶部的流场较为复杂，因迎风面和背风面压力差产生的泄露流影响风扇的流场和气动性能。如何选择风扇使之在
收稿日期：20150423；修订日期：2015-0522
基金项目：中国博士后科学基金（2014M560220）；国家科学支
撑计划（2013BAF07B04）
作者篇介：张士伟（1983－），男，沈阳工业大学博士研究生，
研究方向：振动噪声控制。
满足工作效率的基础上实现降低装载机的噪声成为追切解决的问题。
当气流流经旋转的叶片时，内部流场很复杂，叶尖和叶根可能会产生漩涡，这些漩涡相互作用，导致气流不稳定，产生气流噪声。很多学者采取很多措施，如改变叶片的形状、叶尖间隙等。You等设计了尾缘为锯齿状的叶片，并用数值模拟和实验对原叶片和锯齿状叶片做了比较，发现锯齿状叶片不仅减少了尾流，还降低了气动噪声(2)；Fukano等研究了叶尖间隙对轴流风扇噪声的影响，叶尖间隙泄露是主要噪声源，当叶尖间隙变大时，叶尖涡产生的宽频噪声减小(3)。文献[4]中建立了风扇性能计算的CFD模型，通