低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定
离心风机蜗壳降噪技术探究
离心风机蜗壳降噪技术探究摘要：随着生活水平的提高以及小户型居室的普及，用户对吸油烟机的振动和噪声水平有了更苛刻的要求。
本文对吸油烟机蜗壳设计不合理产生出风不均的噪声，进行了优化设计研究。
关键词：离心风机；蜗壳；降噪前言随着经济的发展和人民生活水平的提高，吸油烟机已成为厨房必备的家用电器。
近年来，为增强吸油烟机的工作性能，各厂家纷纷推出大风量吸油烟机。
但是同时也使得吸油烟机的噪声过大，严重影响了居民的生活质量和身心健康。
因此，对离心风机展开降噪技术探究，对于控制噪声排放具有现实意义。
1.离心蜗壳设计本文在标准离心风轮上对蜗壳进行参数设计，风轮参数：半径R=125mm，叶片数Z=60，宽度h=125mm，叶片进口安装角β1=41°，叶片出口安装角β2=139°。
理想状态下，离心风轮外圆周流体质点的运动轨迹，即为蜗壳的型线。
一般蜗壳型线有2种设计方法：对数螺旋线法和阿基米德螺旋线法。
对数螺旋线法流体质点运动轨迹方程为：式中Rφ——蜗壳内壁半径，mmR——风轮半径，mmQ——空气额定流量，m3/hB——蜗壳厚度，mmc2μ——气流离开叶轮后的周向速度，m/sφ——蜗壳任一截面与蜗壳起始面的夹角，°阿基米德螺旋线法流体质点运动轨迹方程为：在工程中常采用基元圆弧蜗壳型线法近似替换阿基米德蜗壳型线方法来绘制蜗壳。
基元圆弧蜗壳型线法包含等边基元法和不等边基元法。
在低比转速下2种方法气流轨迹相近，本文采用等边基元法绘制蜗壳型线。
在额定流量下，蜗壳的出口截面张开度A的计算式为：A=Q/（Bc2μ）（3）一般蜗壳厚度B=162.5mm，取蜗壳厚度B=160mm。
综合设计参数取蜗壳截面张开度A=80mm。
以风轮为中心做边长a=A/4正方形基元，以正方形4个定点为圆心R1，R2，R3，R4为半径做圆，4段圆弧平滑连接成的螺旋线即蜗壳型线。
其中R1=190mm，R2=170mm，R3=150mm，R4=130mm。
吸油烟机用离心风机蜗壳降噪优化设计
吸油烟机用离心风机蜗壳降噪优化设计摘要：吸油烟机是家庭常用的电器，随着人们生活水平的提高，相应也对吸油烟机的振动及噪声水平有了更高的要求。
因多翼离心风机具有风量大、压力系数高等特征，成为了吸油烟机风机的首选。
但有研究发现，在吸油烟机离心风机蜗壳设计不合理的情况下，会有较大的噪音产生。
基于此，本文借助仿真分析的方式，提出降低吸油烟机用离心风机蜗壳噪音的优化设计方案，以供参考。
关键词：吸油烟机；离心风机；降噪；优化设计引言面对厨房日常烹饪菜肴时所产生的油烟，最有效的方法之一就是使用吸油烟机，吸油烟机能将燃烧的废弃及烹饪产生的油烟快速抽出室外，以减少室内污染，净化空气，这也使得吸油烟机成为了现代家庭中必不可少的厨房设备。
而随着人们生活水平的提高，随之对吸油烟机的性能与品质要求更高，吸油烟机不仅需要满足基本的吸油烟功能以外，还需降低运行时的噪声，从而给用户带来良好的使用体验。
多翼离心风机因具有压力系数高、流量系数大、噪声低等优势，目前广泛应用在吸油烟机中，并成为了吸油烟机的核心部件之一。
这也意味着多翼离心风机的性能将直接影响吸油烟机的风量、静压及噪声水平。
蜗壳是多翼离心风机的重要组成部分，很大程度上影响多翼离心风机的性能，进而影响吸油烟机的噪声水平。
因此，要想保证吸油烟机的使用达到低噪音的标准要求，就需要对其离心风机蜗壳进行降噪优化设计。
1、离心风机蜗壳噪音及原因分析在理想状态下，离心风机外圆周流体质点的运动规轨迹，为蜗壳的型线。
通常在设计蜗壳型线时，主要有阿基米德螺旋线法和对数螺旋线法这两种。
但在工程实际中，常用与阿基米德螺旋线法相似的基元圆弧蜗壳型线法来绘制蜗壳，因此本文也是采用这一个方法来绘制蜗壳型线。
一般蜗壳的厚度B为160mm，在绘制过程中，以风轮为中心做边长a=A/4正方形基元，以正方形的四个定点为圆心R1、R2、R3、R4为半圆，四段圆弧平滑连接的螺旋线为蜗壳型线。
其中，R1=190mm，R2=170mm，R3=150mm，R4=130mm。
离心式通风机蜗壳线型设计方法
离心式通风机蜗壳线型设计方法Centrifugal fans are widely used in various industries for ventilation and air circulation. The design of the scroll line in a centrifugal fan is crucial to its performance and efficiency.离心式通风机广泛应用于各种行业，用于通风和空气循环。
在离心风机中，蜗壳线的设计对其性能和效率至关重要。
The scroll line of a centrifugal fan plays a key role in guiding the airflow and increasing the pressure of the air passing through the fan. It essentially determines the fan's ability to move air efficiently and effectively.离心风机的蜗壳线在引导空气流动和增压方面起着关键作用。
它实质上决定了风机有效高效地移动空气的能力。
When designing the scroll line of a centrifugal fan, engineers must consider various factors such as the fan's operating conditions, airflow requirements, and desired performance outcomes. Each ofthese factors will influence the shape and dimensions of the scroll line.在设计离心风机的蜗壳线时，工程师必须考虑各种因素，如风机的运行条件、空气流量要求和期望的性能结果。
离心风机风轮和蜗壳宽度比例
离心风机风轮和蜗壳宽度比例
离心风机中的风轮和蜗壳的宽度比例是一个重要的设计参数，
它直接影响着风机的性能和效率。
一般来说，风轮和蜗壳的宽度比
例是根据风机的设计工况、风轮的直径和转速、以及所需的压力和
流量来确定的。
首先，风轮和蜗壳的宽度比例需要考虑到风机的设计工况，包
括所需的压力和流量。
在设计过程中，工程师会根据实际需求来确
定风轮和蜗壳的宽度比例，以确保风机在工作时能够达到预期的性
能指标。
其次，风轮的直径和转速也会影响风轮和蜗壳的宽度比例。
一
般来说，风轮直径较大、转速较高的风机，其风轮和蜗壳的宽度比
例可能会有所不同，因为这些参数会影响到风机内部气流的流动情况，需要进行综合考虑。
此外，风轮和蜗壳的宽度比例还受到风机的结构和材料的影响。
不同的材料和结构设计可能会对风轮和蜗壳的宽度比例提出不同的
要求，因此在设计过程中需要综合考虑这些因素。
总的来说，风轮和蜗壳的宽度比例是一个复杂的设计参数，需要综合考虑多个因素才能确定最佳的比例。
在实际设计中，工程师会根据具体情况进行精确计算和调整，以确保风机能够达到最佳的性能和效率。
离心通风机蜗壳内流动特征及节能降噪研究
离心通风机蜗壳内流动特征及节能降噪研究
引言：
离心通风机是一种常见的工业设备，其主要作用是将空气或气体从一
个地方输送到另一个地方。
在离心通风机中，蜗壳是一个重要的组成
部分，它能够影响通风机的性能和效率。
因此，研究离心通风机蜗壳
内流动特征及节能降噪是非常有意义的。
一、离心通风机蜗壳内流动特征的研究
离心通风机蜗壳内流动特征的研究是通过数值模拟和实验研究来完成的。
数值模拟是通过计算机模拟离心通风机蜗壳内部的流动情况，来
分析其流动特征。
实验研究则是通过实际测量离心通风机蜗壳内部的
流动情况，来验证数值模拟的结果。
研究结果表明，离心通风机蜗壳内部的流动情况受到多种因素的影响，如蜗壳的形状、叶轮的转速、进口流量等。
在蜗壳内部，流动情况呈
现出复杂的旋转流和湍流现象，这些现象会影响通风机的性能和效率。
二、节能降噪的研究
离心通风机的节能降噪是一个重要的研究方向。
在离心通风机的设计中，采用合适的蜗壳形状和叶轮结构，可以有效地降低通风机的噪声
和能耗。
研究结果表明，采用合适的蜗壳形状和叶轮结构，可以使离心通风机的效率提高10%以上，同时降低噪声水平10分贝以上。
此外，采用先进的控制技术，如变频控制和智能控制，也可以有效地降低通风机的能耗和噪声。
结论：
离心通风机蜗壳内流动特征及节能降噪研究是非常有意义的。
通过研究离心通风机蜗壳内部的流动情况，可以优化通风机的设计，提高其效率和降低噪声水平。
同时，采用先进的控制技术，也可以有效地降低通风机的能耗和噪声。
这些研究成果对于提高离心通风机的性能和效率，具有重要的意义。
风机蜗壳设计方案
欢迎阅读0 引言蜗壳的作用是将离开叶轮的气体导向蜗壳出口，并将部分动压转变为静压。
蜗壳的结构是复杂的空间曲面体，理论上，蜗壳的型线是螺旋线，但是由于螺旋线结构较复杂，难于手工绘制。
因此，在生产中通常用简化的模型来近似。
由于蜗壳是离心通风机的关键理论上，为了便于分析和计算，假定气流在蜗壳中为定常流动，忽略气体的粘性,气体沿着整个叶轮出口均匀地流出[1]。
图2表示在蜗壳型线起始段气体在蜗壳内的流动。
图中：R2为叶轮半径（即叶道出口半径），c为距离轮心R处的气流速度，a 为气流角，c u、c m分别为R处的周向速度和径向速度。
c′2为叶道出口速度，c′2u、c′2m、a′2分别为叶道出口后的周向速度、径向速度及气流角(叶道出口后速度——刚出口时气流未充满截面，很快即互相混合，混合后的速度也即蜗壳的进口速度)。
如要精确绘制，可用方程生成蜗壳型线，根据极坐标方程式(2)得到直角坐标方程式：1.2 不等边距法的蜗壳结构设计如采用的不等边距的方法，见图3，其绘制方法：设P为螺旋线起始点，以坐标原为中心做出4个不等边矩形，为此，需要计算各相关截面的张开度。
从P点开始，分别以4个小正方形的顶点为圆心，依次以相应件能识别的特征值数学公式。
为设计方便，采用t代替角度φ，先建立函数关系式，通过函数做出蜗壳的轮廓线，对生成的轮廓线，利用实体拉伸、抽壳等功能得到蜗壳的实体造型。
2.1基于对数螺线型线的蜗壳参数化建模过程基于对数螺线型线的蜗壳参数化建模过程为（1）进入GSD模块，选择函数f(x)功能，新建长度参数b2、R2、B、Rπ、R t及角度参数α2，分别为叶片出口宽度、叶轮半径、蜗壳宽度、蜗壳半径、蜗舌处圆角半径及叶道出口后气流角。
的对数螺线，见图4。
（4）画出口处直线，以半径R t在蜗舌处倒圆角、修剪，将轮廓曲线合并后拉伸，拉伸厚度为B，（5）最后对实体进行shell、pocket操作，得到蜗壳实体，见图5。
2.2 基于不等边距法的蜗壳参数化建模过程基于不等边距法的蜗壳参数化建模过程：实体进行pocket、Shell操作，得到蜗壳模型。
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一、前言 中小型工业锅炉在我国城市中应用极为
广泛, 但是与之配套的离心引风机的噪声却 很高, 在无隔声装置的情况下, 离开风机一米 处测得的噪声通常达到90～ 100dB (A )。大大 超过了国家有关环境保护和劳动保护所规定 的噪声标准。目前已成为污染城市环境的主 要噪声源之一。因此, 研究风机噪声的产生、 传播、控制已被列为国家的重要研究课题。在 现阶段, 对风机噪声的控制普遍采用从传声 途径降噪的方法, 其原理主要是通过声能的 吸收和隔绝将已经产生的噪声降低到能够被 接受的限制之内。但是受经济成本、能量损失 和降噪空间等诸多因素的制约, 这类被动的
(7)
j= 1
j= 1
为了方便对比, 1# 蜗壳和2# 蜗壳的试
验是在同样的声学环境下进行的。噪声测量
位置在风机出口水平中心面内, 与出口截面
法线成45°, 距离为一米, 2# 蜗壳的两面侧板
位置均可调节, 调节范围:
——
——
Z 1 1. 25～ 1. 75 Z 2 1. 25～ 1. 75
试验结果见表1
内节点赋初值。
(3) 用 SO R 方法迭代求解流函数场。 (4) 求叶轮进口截面速度分布及其方差
∆V =
n
2
(V j -
V m)2
j= 1
n
(4)
V j 和 V m 分别为当地速度和平均速度。
(5) 判断是否满足不等式: ∆V ≤0. 30若满
V x=
1 r
7
r
V
r=
-
1 r
7
x
(2)
2. 控制方程的离散及求解
图进口子午面速度分布
图4 进口子午面速度方向
从速度方向来看 (图4) , 流速与周向的夹 角从前盘到后盘总的趋势是逐渐增大。前盘
L A 最小时所对应的蜗壳宽度就是最佳 宽度。
处 Α越小, 说明该处涡流区域越大, 噪声辐射 越强。优化结果使 Α角的变化趋于平缓, 前盘 附近 Α有所增大, 这是降低风机噪声的有利 条件。
(6)
—— ——
—— ——
——
其中Z 2j =
Z
1j + 2
Z
3j
∃ j
Z 3j- Z 2j r
—5—
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
设计试验 低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定 风机技术 第5期
采用有限差分法离散方程, 用中心差分
代替二阶偏导数可得二阶精度的差分格式。
并用逐次超松驰 (SO R ) 法进行求解。
SO R 迭代格式: 7 ij = ( 1 - Ξ) 7 ij +
Ξ 4
[7
i-
1, j +
7 + i+ 1, j
足则认为进风口结构是优良的[1], 若不满足 则改变几何尺寸重新计算速度分布。
(6) 输出结果, 停机。 4. 计算结果及分析 为说明问题方便, 称原进风口为1# 进风 口, 称优化后进风口为2# 进风口。由于是要 解决对某一叶轮配以最佳进风口问题, 所以 在计算时 R 和D 保持不变, 通过改变Lθ (Lθ=
—4—
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设计试验 低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定 风机技术 第5期
1997年10月
L D ) 和 Η(图1) 来使 ∆V 满足要求。最后得出, 当 ∆V = 0. 2798时, 优化值 Lθop t= 1. 036, Ηop t= 16°。而1# 进风口, Lθ13 = L 1 D = 0. 573, Η1= 30. 16°, ∆V = 0. 5264。叶轮进口子午面上, 从 前盘到后盘距离 S 的速度分布如图3所示,
方法尚不能从根本上解决风机的高噪声问 题。因此, 一种积极主动的声源降噪方法—— 低噪声风机的研制将势在必行。
二、进风口低噪声优化设计 风机气动噪声分为旋转噪声和涡流噪 声。叶轮进口气流速度分布均匀与否和来流 的湍流度大小都会对风机的旋转噪声和涡流 噪声产生很大影响。传统的离心通风机气动 设计方法是先假设叶轮进口速度分布均匀, 再进行叶轮与蜗壳设计, 最后根据经验选配 进风口。这种方法并不能保证叶轮进口气流 速度的均匀性, 这将导致过高的噪声辐射。在 此, 以叶轮进口速度分布均匀性为优化目标 对其进行优化设计。
三、对蜗壳宽度的正交回归设计
2. 试验安排及试验结果 采用二次回归正交试验方法组织试验, 此问题设为两因素、三水平, 供有九个试验 点。即 Zθ ij , 其中 i= 1、2、3为水平数, j = 1、2为 因素数。
1. 最佳蜗壳宽度的构思
蜗壳内部流动是复杂的三维流动, 蜗壳
的存在对叶轮产生的压力和噪声有相当大的
根据上述计算和试验结果, 重新设计制
造了风机进风口和蜗壳, 在相同条件下的试
验结果见表1。
表1 试验结果
——
Z1
——
Z2
L A (dB )
1 1. 75 1. 75 91. 8
2 1. 75 1. 25 91. 4
3 1. 25 1. 75 91. 5
4 1. 25 1. 25 88. 5
5 1. 75 1. 50 91. 0
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1997年10月
低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定
王树立 纪维礼
(抚顺石油学院) (东北大学)
Abstract A m ethod to determ ine low no ise fan vo lu te structu re is p rovided. T h rough tran sfo rm a tion to a cu rren t cen trifuga l fan, op tim a l design is ca rried ou t tak ing the im p eller in let velocity d istribu tion un ifo rm ity a t the in let a s the op tim ized ta rget; adop ting vo lu te w id th change m ethod, the reg ression o rthogona l design is ca rried ou t so tha t the functiona l rela tion sh ip betw een sound p ressu re level A and vo lu te rela tive w id th is ob ta ined. A nd eva lua tion ex trem e va lue m ethod is u sed to ob ta in the vo lu te w id th a t the m in im um no ise. T he ca lcu la ted resu lt is better co incided w ith the test resu lt. T he no ise is reduced 3. 5 dB (A ) low er than tha t of the o rig ina l vo lu te.
经过回归分析得回归方程
——
——
y = 108. 13- 16. 40Z 1 - 11. 35Z 2 - 6. 81
—— ——
——
——
Z1 Z2+
9.
45
Z
2 1
+
7.
81
Z
2 2
(8)
——
——
用求极值的方法得在Z 1 = 1. 34; Z 2 = 1.
31处 y 取得极小值: ym in= 89. 71。
(
h 2r
ij
+
1) 7
+ i, j+ 1
(
2
h ri,
j
-
1) 7 i, j- 1 ]
(3)
式中 h ——差分网格间距
Ξ——超松驰因子 (1< Ξ< 2)
3. 计算步骤及框图
图1 速度场求解域
在上述条件下, 关于流函数的拉普拉斯 方程为
27
r2
+
27
x2
-
1 r
7
r
=
0
边界条件:
7 = 1 在 A B C 上;
Keywords Cen tr ifuga l fan No ise Volute
摘要 提供了一种确定低噪声离心通风机蜗壳结构的方法。通过对现有的一台离心通风机 的改造—— 对进风口以叶轮进口速度分布均匀性为优化目标进行优化设计; 采用改变蜗壳宽度 的办法, 对其进行回归正交设计, 得出 A 声压级与蜗壳相对宽度的函数关系式。并用求极值方法 得出噪声最小的蜗壳宽度。计算结果与试验结果吻合较好, 与原蜗壳相比降低噪声3. 5dB (A )。
影响。蜗壳对叶轮流通有强烈的反作用, 直接
影响叶片尾迹厚度和分离点。这对风机噪声
和效率都是至关重要的。可以认为, 对于某一
给定的叶轮, 一定存在一种最佳蜗壳形状与
之匹配。在这种最佳耦合下能充分发挥叶轮
的优越性, 使风机噪声降到最低值。
首先把蜗舌间隙、蜗舌半径、进风口与叶
轮的径向间隙按有关资料作最佳选择[2], 然
7 = 0 在 D F 上;
7
r
=
0 在 CD
上;
7
x
=
7
r