PowerFLOW在风扇噪声预测中的应用：数字消声室设置与旋转部件仿真关键技术

噪声分类

按照风扇结构和流动情况，风扇噪声主要可以分成以下四类:来流噪声、型噪声、端壁噪声、叶尖噪声。

A—来流噪声(Inflow Noise):风扇在旋转过程中，自身会对上面流流体产生一个螺旋的作用力，使得来流不均匀性提高。风机上游格栅等部件也会显著提高来流不均匀性。

B—翼型噪声(Airfiol Noise):风扇叶片周向截面就是一个翼型，而风机本质上就是一个不停的旋转的机翼。这样扇叶的噪声产生机理就理所应当可以参照翼型噪声机理。翼型噪声比较复杂，主要分成壁面边界层噪声、分离噪声、尾缘声，近两年也有研究人员提出前缘噪声。

C—端壁噪声(Endwall Noise):靠近风扇轮毂壁面，受到表面摩擦力作用流体会有明显的速度梯度。壁面附近的流体遇到叶片前缘后，分别在叶片的压力面和吸力面形成两股漩涡从而转化为噪声激励。

D—叶尖噪声(Tip-clearance Noise):旋转和扇叶和静止导风圈之间存在间隙。风机旋转过程中，高速流体穿过间隙，并在叶片吸力面附近形成流动分离。间隙中高流速流体会激发强烈的漩涡强度，在声学频谱上往往会导致整个竞频声显著升高。

噪声实验

2020年Kaiserslautern大学发表了这款风机叶轮和蜗壳搭配的仿真和测试结果比对，测试装置示意图和测试环境。

噪声仿真

进入仿真建模。PowerFLOW 自带数字消声室，因此只需要打开通用模板将风扇部件导入设置即可。图中蓝色的图框spongezones 就是仿真模型中的吸声海绵。

接下来设置求解精度，本次模型网格精度小为0.2mm。网格总数460M，总共计算风扇旋转43圈约0.75。感觉网格数量过多，计算时间过长，因此需要花费非常多计算资源，估计也只有教育版客户才能这样大手笔。详细的模型网格尺寸分布如下:-叶片壁面:0.2mm

-风扇旋转区域:0.4mm

蜗壳壁面:0.8mm

-蜗壳区域:1.6mm

不同流量系数(0.7; 1.0; 1.2; 1.7)仿真和测试频谱分析对比，各个流量系数下宽频和BPF声压级分布和量级几乎一致。

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