葉片是軸流風(fēng)機(jī)的較核心部件，在振動(dòng)作用下容易發(fā)生破損或斷裂，對(duì)葉片進(jìn)行振動(dòng)分析具有重要的工程意義。模態(tài)分析主要是分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)屬性，葉片的固有特性包括頻率和模態(tài)振型，烘干風(fēng)機(jī)，與葉片的質(zhì)量和剛度分布有關(guān)。

風(fēng)機(jī)葉片在預(yù)應(yīng)力下的**階振動(dòng)頻率。*二級(jí)動(dòng)葉區(qū)的全壓數(shù)值上基本是*1級(jí)的兩倍且流體流動(dòng)更加復(fù)雜，兩者離心力慣性力相同，在同等條件下*二張動(dòng)葉區(qū)更容易發(fā)生損壞，而*1級(jí)與*二級(jí)各階的固有頻率基本一致，所以離心力對(duì)固有頻率起決定性作用，氣動(dòng)力對(duì)固有頻率影響較小。葉輪各階模態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速為n = 60 f，可得到各階模態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速。

通常情況下，一階臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)較為激烈，風(fēng)機(jī)，葉片的一階臨界轉(zhuǎn)速為16 860 r /min，而工作轉(zhuǎn)速為1 490 r /min，遠(yuǎn)比一階臨界轉(zhuǎn)速低，因此不會(huì)產(chǎn)生共振，耐高溫風(fēng)機(jī)，滿足風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)使用要求，同時(shí)方案三風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻率基本沒有發(fā)生變化，也滿足使用要求。導(dǎo)葉數(shù)目改變前后葉片振型基本沒有發(fā)生變化，在葉片的前緣或者后緣點(diǎn)處現(xiàn)振動(dòng)較大位移，葉根部位振動(dòng)位移較小。*1 階振型為葉片前緣點(diǎn)繞軸向的彎曲振動(dòng)，*2 階振型為葉片前、后緣點(diǎn)繞軸向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，*3 階振型為葉片后緣點(diǎn)繞軸向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與一階彎曲振動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，*4 階振型為葉片后緣點(diǎn)繞軸向扭轉(zhuǎn)與一階彎曲振動(dòng)的復(fù)合振動(dòng)，*5 階振型為扭轉(zhuǎn)與一階彎曲振動(dòng)的復(fù)合振動(dòng)，*6 階振型為葉片后緣點(diǎn)繞軸向的二階彎曲振動(dòng)。可以看出，隨模態(tài)階數(shù)的依次增加，風(fēng)機(jī)葉片各階振型變得更加復(fù)雜，風(fēng)機(jī)葉片的高階次振型變?yōu)槿~片復(fù)雜彎曲與繞軸扭轉(zhuǎn)的復(fù)合振動(dòng)。

以礦井對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行了風(fēng)機(jī)葉片的穿孔設(shè)計(jì)，建立了風(fēng)機(jī)葉片穿孔前后風(fēng)機(jī)的總體模型，并進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)模擬和噪聲預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，葉片穿孔能有效地抑制葉片非工作面葉尖泄漏和渦流的產(chǎn)生和脫落，從而降低了兩級(jí)葉輪通過頻率的聲功率級(jí)和聲壓值。寬帶噪聲是穿孔后的主要噪聲源。對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)存在振動(dòng)大、噪聲大的問題。由于煤礦工作的性質(zhì)，風(fēng)機(jī)必須始終處于高效運(yùn)行狀態(tài)，以**井下有足夠的新鮮空氣。持續(xù)的風(fēng)機(jī)噪音會(huì)讓地下工作者感到分心，無法集中注意力。嚴(yán)重的噪音會(huì)對(duì)人的聽力、視力、神經(jīng)系統(tǒng)等造成傷害。較大的振動(dòng)和噪聲也會(huì)影響風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低其使用壽命。研究風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因及其防治方法，對(duì)提高井下工作環(huán)境質(zhì)量，**礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。方開祥模擬了一臺(tái)小型散熱風(fēng)扇的流場(chǎng)，設(shè)計(jì)了葉片的穿孔。穿孔后，風(fēng)機(jī)的聲壓級(jí)降低，證實(shí)了降低穿孔噪聲的可行性。張啟順研究了風(fēng)機(jī)葉片數(shù)相匹配時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)和聲功率級(jí)的變化。對(duì)風(fēng)機(jī)不同流量下產(chǎn)生噪聲的原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的比較驗(yàn)證了模擬的正確性。因此，利用多孔葉片模型對(duì)風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行模擬，防腐風(fēng)機(jī)，可為風(fēng)機(jī)降噪提供參考。

在風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模擬完成后，將穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果作為初始場(chǎng)。采用滑動(dòng)網(wǎng)格模型對(duì)非定常流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。邊界條件與穩(wěn)態(tài)模擬相同。湍流模型采用Les模型，子格子模型采用Smagorinsky-Lilly模型。噪聲模擬采用噪聲模擬模型FW-H，根據(jù)Lighthill方程的推導(dǎo)過程，單較、偶較和四較源、氣流和旋轉(zhuǎn)葉片的周期性撞擊產(chǎn)生的噪聲屬于單較源，氣流和旋轉(zhuǎn)葉片相互作用形成的不穩(wěn)定反作用力產(chǎn)生的噪聲屬于單較源。物體屬于偶較源，流場(chǎng)總粘應(yīng)力產(chǎn)生的噪聲屬于四較源。采用RNGK-E湍流模型計(jì)算了風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)。在此基礎(chǔ)上，利用LES軟件對(duì)風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，并引入了FW-H噪聲模擬模型對(duì)風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。模擬中的噪聲接收點(diǎn)與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的噪聲測(cè)試中的傳聲器位置一致。噪聲測(cè)點(diǎn)距風(fēng)機(jī)出口表面中心1米，測(cè)點(diǎn)與出口中心點(diǎn)的連接線距出口表面45度。為了避免電機(jī)對(duì)實(shí)際測(cè)量結(jié)果的影響，一般的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)在進(jìn)口側(cè)。本文設(shè)置了四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即監(jiān)測(cè)點(diǎn)1：機(jī)器進(jìn)口面為45度，相距1米；監(jiān)測(cè)點(diǎn)2：風(fēng)機(jī)進(jìn)口；監(jiān)測(cè)點(diǎn)3：兩級(jí)葉輪中部；監(jiān)測(cè)點(diǎn)4：風(fēng)機(jī)出口。

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