鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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山東通風降溫設備WED系列電液萬能試驗機多孔材料蝸舌對貫流風機
WED系列電液萬能試驗機主要適用于金屬、纖維織物、橡膠、塑料、紙張、建材等材料的力學試驗，適用于大專院校、工礦企業(yè)、研究所的材料試驗或教學。
型號及規(guī)格最大試驗力測力有效拉伸空載拉伸空載受壓電機圓試樣夾持片、帶、板試樣主要技術參數(shù)(KN)精度長度速度速度功率直徑范圍夾持尺寸(mm)(mm/min)mm/min)(KW)(mm)(mm)WED-1液壓萬能試驗機0-10≤1%5008005000.75金屬Ø1-Ø4非金屬Ø1-Ø60.5-4Χ30WED-2液壓萬能試驗機0-20≤1%5005005001.1金屬Ø1-Ø4非金屬Ø1-Ø60.5-6Χ30WED-5液壓萬能試驗機0-50≤1%5005005001.5金屬Ø1-Ø6非金屬Ø1-Ø80.5-8Χ30WED-10液壓萬能試驗機0-100≤1%5005005001.5金屬Ø1-Ø120.5-10Χ30
摘要：在不改變蝸舌的幾何外形與尺寸的情況下，使用4種不同的多孔材料制作蝸舌，得出某貫流風機蝸舌的4種替換方案。通過對其氣動和聲學性能的實驗測試，比較了多孔材料制作的蝸舌對貫流風機的氣動性能和噪聲特性的影響。
關鍵詞：貫流風機；多孔結構；氣動性能；聲學性能
Influence of the Volute Throat Made of Porous Materials on Aerodynamic and Acoustic Performances of a Crossflow Fan
Abstract: Four types of volute throat made of different porous materials are used on a cross-flow fan to obtain four alternative schemes for volute throat without changing the geometric outline and size. Aerodynamic and acoustic experiments are carried out to compare the influence of the volute throat made of porous materials on aerodynamic and acoustic performances of a cross-flow fan.
Key words: cross-flow fan; porous structures; aerodynamic performance; acoustic performance
0 引言
貫流風機具有結構簡單、體積小、動壓高、氣流平穩(wěn)等特點，被廣泛應用于低壓通風換氣設備當中，如家用分體壁掛式空調器室內機。然而由于貫流風機內部流場的復雜性，其偏心渦結構會產生回流，造成很大的能量損失，通常使貫流風機的總效率只有10%～30%[1] 。另一方面，由于貫流風機內流場渦流的存在、葉輪葉片后緣渦脫落和附面層中的壓力脈動等，導致了貫流風機的寬頻噪聲的產生，同時由于貫流風機內部旋轉葉片的載荷脈動又導致了離散噪聲的產生。這種流動的低效率以及噪聲問題一直備受關注。近20年來，各國的專家學者就如何提高貫流風機氣動性能，降低風機運行噪聲展開了廣泛地研究[2-4] ，主要通過改變蝸殼尺寸、采用不等間距葉輪和改變蝸舌間隙等方法[5-6] ，均收到了不同程度的效果，但大多是改變了貫流風機原有的幾何形狀與尺寸。
多孔材料是傳統(tǒng)的吸聲材料，通常用于控制遠場的聲輻射。近期國內外學者的研究表明：當多孔材料或多孔結構放置于流場中時，流體進出多孔表面的滲流流動，對流場中的旋渦結構與強度有重要的影響，可以用于通過改變流場而控制氣動噪聲[7-9] 。文獻[7] 的研究表明：在流場中流體流過并沖擊壁面的場合，可以通過在流場中采用多孔結構作為壁面來改變流場，進而控制聲源結構和遠聲場的變化。文獻[9] 中 Kim 和 Chokani 曾經使用多孔插片改善超臨界翼型的特性，證實了多孔插片對翼型流動與損失特性改善的有效性�；谶@種認識，在不改變蝸舌幾何形狀和尺寸的前提下，在前期多孔板蝸舌的基礎上 [10] ，采用多孔材料制作蝸舌，對貫流風機蝸舌部分進行替換，利用多孔材料的滲流作用，影響風機內部流場，通過減弱流動與結構的干涉而改變貫流風機的聲源流場，改善其噪聲性能，從而達到控制氣動噪聲的目的。1 實驗方案
研究對象為某分體式空調中的室內機。其內部貫流風機內部結構見圖1a，葉輪外徑： D2=94mm ，內徑：D 1=70mm，內圓周葉片安裝角：β 1=90 °，外圓周葉片安裝角：β 2=26 °，葉片數(shù)：N b=35，葉輪總長：L=600mm，葉片形狀為圓弧形，葉片厚度：1.5mm，葉片弦長：12mm。
表1列出了貫流風機的5種實驗方案，風機內部結構及蝸舌的替代結構分別見圖1a和圖 1b，其中方案一到方案四為多孔材料方案，這4種多孔材料吸聲性能見表2。
表1 貫流風機蝸舌實驗方案
方案
所用材料或加工方法
原方案
ABS 塑料
方案一
吸音棉
方案二
玻璃棉
方案三
泡沫塑料
方案四
聚酯纖維
表2 不同多孔材料吸聲性能表
材料
厚度 / mm
頻率 /Hz
125
250
500
1000
2000
4000
吸音棉
50
0.23
0.68
0.82
0.88
1.08
1.08
玻璃棉
25
0.11
0.28
0.68
0.90
0.93
0.96
泡沫塑料
20
0.03
0.08
0.15
0.30
0.50
0.50
聚酯纖維
50
0.05
0.09
0.31
0.59
0.71
0.84
風機的氣動性能測試在符合GB/T 1236-2000標準（等效ISO5801）的試驗臺上進行，試驗臺見圖2。試驗時通過調節(jié)輔助風機改變流量的大小來調節(jié)風機不同工況點。主要測量數(shù)據(jù)包括大氣壓力、大氣溫度、相對濕度、噴嘴處壓差、葉輪轉速、風室靜壓以及風機轉速。
氣動噪聲的測量是在半消聲室內進行的。該消聲室設計參照ISO3745。截止頻率為100Hz，本底噪聲約為25dB。試驗采用四通道聲學測試工程測量遠場聲信號。傳感器擺放位置以及測量過程參照國標GB/T7725-1996，采樣頻率選擇40kHz，所用的計權為A計權。各傳感器水平方向距離貫流風機出風口為1m，垂直方向距離貫流風機出口為0.8m。通過調節(jié)貫流風機的轉速，測得風機的噪聲總聲
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