罗茨鼓风机低噪声结构与内流数值模拟研究

论文摘要

罗茨鼓风机因其具有结构简单、工作稳定、无内压缩等优点,广泛应用于气体输送等各个工业部门。然而,罗茨鼓风机在生产中产生的振动与噪声问题十分突出,不仅加剧了设备磨损并降低了安全使用寿命,而且污染环境、影响人身健康,从而限制了应用范围并降低了市场竞争力。本课题基于山东省自然科学基金项目“罗茨鼓风机噪声源识别与预估模型研究”(Y2006F38),着重分析罗茨鼓风机的低噪声模型结构性能与内流气动参数,为结构优化设计奠定理论基础。本文的主要研究内容有：研究了罗茨鼓风机结构与热力学特性,建立了理论流量、内泄漏流量、外泄漏流量、实际流量与容积效率及气流脉动等关键参数的数量关系,分析了参数变化的内在联系。研究了罗茨鼓风机低噪声模型结构参数及气体作用力,并对罗茨鼓风机噪声源进行了分析,研究了噪声控制的主要措施,提出了罗茨鼓风机低噪声结构设计原理。采用AutoCAD建立了罗茨鼓风机渐开线三叶叶轮的型线,并运用SolidWorks软件建立了罗茨鼓风机主要零部件的实体模型,实现了虚拟装配及干涉检查,保证了设计的合理性。利用SolidWorks对罗茨鼓风机内部工作状况进行了动态模拟,分析了内部结构及工作原理。建立了罗茨鼓风机内流数值模拟的二维几何模型及数学模型,采用动边界分布(Profile)实现动网格,运用FLUENT软件研究了不同罗茨鼓风机在不同工况下的内流情况,得出了三叶逆流冷却罗茨鼓风机在降低排气流量脉动及气动噪声方面具有优越性的结论,提出了低噪声罗茨鼓风机的优化设计策略。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 罗茨鼓风机振动噪声控制技术进展
• 1.3 罗茨鼓风机CAD/CAM技术进展
• 1.4 本课题思路及研究内容
• 2 罗茨鼓风机结构与热力学分析
• 2.1 罗茨鼓风机结构分析
• 2.2 流量特性分析
• 2.3 排气温度与温升
• 2.4 本章小结
• 3 罗茨鼓风机低噪声结构设计原理
• 3.1 罗茨鼓风机的主要结构参数
• 3.2 罗茨鼓风机气体作用力
• 3.3 罗茨鼓风机噪声分析及控制措施
• 3.4 本章小结
• 4 罗茨鼓风机实体建模
• 4.1 基于AutoCAD的叶轮型线的设计
• 4.2 基于SolidWorks的主要零部件实体建模
• 4.3 基于SolidWorks的虚拟装配
• 4.4 本章小结
• 5 罗茨鼓风机内流场二维数值模拟分析
• 5.1 罗茨鼓风机计算区域建模及网格划分
• 5.2 数学模型建立
• 5.3 边界条件的确定以及动网格实现
• 5.4 数值模拟结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况