基于CFD的挖掘机冷却风扇及导风罩降噪研究.PDF

３２ ５ 　 　 　 　 工　 　 Ｖｏｌ.３２ Ｎｏ.５ ２０１５年５ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｙ２０１５ ＤＯＩ:１０.３９６９/ ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４５５１.２０１５.０５.００２ 基于ＣＦＤ 的挖掘机冷却风扇及导风罩降噪研究∗ １ １∗ １ ２ 杨维平 ꎬ侯　 亮 ꎬ蔡惠坤 ꎬ李胜玉 (１.厦门大学 物理与机电工程学院ꎬ福建 厦门３６１００５ꎻ２.厦门厦工机械股份有限公司ꎬ福建 厦门３６１０２３) 摘要:针对某型挖掘机在工作过程中冷却风扇出口端噪声水平严重超标的问题ꎬ对风扇在旋转过程中的气动性能进行了研究ꎮ 首 先ꎬ建立了风扇与导风罩所形成的流体域有限元模型ꎮ 基于ＣＦＤ理论ꎬ运用Ｆｌｕｅｎｔ软件对其流场进行了稳态数值模拟ꎮ 分别探究 了风扇与导风罩相关结构参数对其风量大小与噪声水平的影响ꎮ 结合厂商提供的散热系统选型软件Ｏｐｔｉｍｉｓｅｒꎬ兼顾风量与噪声要 求ꎬ得到了最适合该挖掘机的风扇及导风罩型号ꎮ 优化结果表明ꎬ在提供相同风量的前提下ꎬ优化后的风扇噪声比原风扇的噪声降 低了１.５ｄＢ左右ꎮ 随后ꎬ对该流体域进行了瞬态仿真ꎬ分析了风扇噪声的频率特性ꎮ 仿真结果表明ꎬ风扇旋转噪声主要集中在低频 段ꎬ为企业有针对性地对该频段噪声采取降噪措施提供了指导ꎮ 关键词:计算流体动力学ꎻ挖掘机ꎻ冷却风扇ꎻ导风罩ꎻ降噪 中图分类号:ＴＨ１２２ꎻＴＵ６２１ꎻＵ４６４　 　 　 　 文献标志码:Ａ 文章编号:１００１－４５５１(２０１５)０５－０５８５－０６ Ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｏｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆａｎ ａｎｄ ｗｉｎｄ ｓｃｏｏｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＦＤ １ １ １ ２ ＹＡＮＧ Ｗｅｉ￣ｐｉｎｇ ꎬＨＯＵ Ｌｉａｎｇ ꎬＣＡＩ Ｈｕｉ￣ｋｕｎ ꎬＬＩ Ｓｈｅｎｇ￣ｙｕ (１. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＸｉａｍｅｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉａｍｅｎ３６１００５ꎬＣｈｉｎａꎻ ２. Ｘｉａｍｅｎ ＸＧＭＡ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ. ꎬＬｔｄ. ꎬＸｉａｍｅｎ３６１０２３ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｌｅｖｅｌ ｏｎｔｈｅｏｕｔｌｅｔ ｓｉｄｅｏｆ ｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｆａｎｅｘｃｅｅｄｅｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｄｕｒｉｎｇｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｎ ｅｘｃａｖａｔｏｒꎬｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ ｆａｎ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ. Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅｆｌｕｉｄ ｄｏｍａｉｎ ｗｈｉｃｈ ｗａｓｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｆａｎａｎｄｔｈｅｗｉｎｄｓｃｏｏｐｅｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ. Ｓｔｅａｄｙ￣ｓｔａｔｅｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇＦｌｕｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＣＦＤｔｈｅｏｒｙ. Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆａｎａｎｄｗｉｎｄｓｃｏｏｐｅｒｏｎｔｈｅｉｒｂｌｏ￣ ｗｉｎｇ ｒａｔｅ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｌｅｖｅｌ ｗｅｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔａｋｉｎｇ ａｃｃｏｕｎｔ ｏｆ ｂｏｔｈ ｗｉｎｄ ａｎｄ ｎｏｉｓｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓꎬｔｈｅ ｍｏ