清扫车风机系统的降噪研究与结构改进.pdf

摘要

随着社会的快速发展，人们对生活环境的需求日益提高。清扫车对于清洁城市

有着不可或缺的作用，但伴随而来的噪音问题也备受关注。离心风机是清扫车用来

气力输送的重要组件之一，其内部流场状态复杂多变且不可控，影响噪声产生的因

素较多。因此开展风机整体性能和噪声分析探究具有重要的应用价值和意义。

本文以校企合作项目的清扫车离心风机为研究对象，主要以提高风机的气动

性能、降低风机的气动噪声为研究目标，对其进行数值模拟和分析，通过改进风机

的结构达到降低整体噪音的效果。以下为本文的主要研究内容：

(1)确定清扫车离心风机三维模型。利用NX三维软件，建立离心风机等比例

的三维模型。鉴于风机模型较为复杂，建立了离心风机内部流体流动区域模型，方

便对其进行CFD流场数值模拟。

(2)研究清扫车离心风机的流场特性。采用合适的数值模拟方法，利用ANSYS

Fluent流体仿真软件对风机系统的内部进行CFD流场数值模拟计算。通过对风机

仿真云图进行分析，发现在风机蜗壳流体域底部，有应力集中现象产生。在风机出

风口处有局部的压力损失，风机出口处与蜗壳处的气流较为紊乱。

(3)研究清扫车离心风机的声场特性。联合ANSYSFluent流体仿真软件与

LMS.Virtual.labAcoustics声学仿真软件，将流场的压力脉动信息导入声场模型中，

对风机系统的声场进行模拟求解。通过对风机测量点噪声频谱图进行分析，发现风

机辐射标准噪声的主要峰值频率在650Hz、1500Hz和2000Hz处，整体噪音趋势

随频率的增加而变大，频率增加至2000Hz后声音分贝逐渐平缓并趋于稳定。

(4)提出离心风机的改进结构方案。结合风机内流分析与声场分析的结果，针

对分析后发现的问题，提出改变风机结构的设计方案。对改进后的风机进行CFD

流场数值模拟和声学模拟求解，通过对比原风机和改进风机的仿真结果，数据表明：

在风机气动性能影响较小的情况下，改进风机的整体噪声均值降低了约2.78dB。

(5)气动性能测试与噪声测试。对风机气动性能进行测试试验，将实际测试数

据与CFD数值模拟数据进行对比；对清扫车气动噪声进行路试试验，将实际测量

噪声与声场数值模拟噪声进行对比，验证并分析了模型的误差与可行性。

关键词：离心风机；数值模拟；气动噪声；结构改进

Abstract

Withtherapiddevelopmentofsociety,peoplesdemandforthelivingenvironment

isgraduallyincreasing.Sweepersplayanindispensableroleincleaningthecity,butthe

accompanyingnoiseproblemisalsoaconcern.Centrifugalfanisoneoftheimportant

componentsofpneumaticconveyingforcleaningvehicles.Itsinternalflowfieldis

complicatedanduncontrollable,andtherearemanyfactorsaffectingthenoisegeneration.

Therefore,ithasimportantapplicationvalueandsignificancetocarryouttheanalysisof

theoverallperformanceandnoiseofthefan.

Thispapertakesthecentrifugalfanofthesweeperintheschool-enterprise

cooperationprojectastheresearchobject,mainlyaimingatimprovingtheaerodynamic

performanceofthefanandreducingtheaerodynam