减振技术论文提纲

论文题目：仿生耦合对旋风机的降噪与减振技术研究

摘要：矿用对旋风机作为矿井开采工作面的局部通风设备,在矿井通风系统中具有重要的地位。噪声与振动是衡量对旋风机的重要指标,矿用对旋风机由于长期在煤矿井下恶劣的环境中运行,加上叶轮之间的非定常气动力的作用,风机的噪声和振动加剧,严重影响了煤矿井下工作人员的健康和安全。因此针对对旋风机的气动噪声和振动进行分析,研究对旋风机的降噪和减振具有重要的意义。通过空气动力学理论设计了一台矿井局部对旋风机,借助有限元分析软件对该风机在不同工况下的流场和噪声进行了分析;探讨了不同工况下对旋风机的流场和噪声分布规律,得出对旋风机整机声功率级分布云图和监测点的噪声频谱曲线;通过RMS图找到主要噪声源,研究发现旋转噪声和涡流噪声是影响对旋风机的主要因素;采用有限元分析方法对风机叶轮的振动性能进行分析,得到对旋风机的振动频率和振动位移。通过实验提取鹦鹉翅膀羽毛体表参数,根据仿生学原理对对旋风机叶片进行仿生耦合设计,提出了五种仿生方案,采用有限元分析方法对五种设计方案进行流场和噪声分析,对比仿生模型和原模型的流场和噪声情况,结果表明:仿生方案均表现出不同程度的降噪效果,且在中高频时降噪显著,叶片叶顶前缘锯齿型结构可以有效的降低叶尖涡噪声,减小叶顶泄流引起的宽频噪声,尾缘锯齿型结构可以有效降低尾缘脱落,降低风机的气动噪声,叶片压力面肋条结构可以有效降低吸力面和压力面的压力梯度,降低噪声。由于叶片尾缘锯齿型和压力面肋条组合型降噪效果较好,仿生耦合对旋风机叶片的压力面仿生结构设计成等距离分布的肋条,且肋条走向同叶顶线一致,呈环状排列,在风机尾缘设计成锯齿形状。设计对旋风机的噪声测试正交回归实验,以风机的气动噪声为研究目的,建立A记权声压级与肋条宽度、肋条间距和尾缘锯齿宽度的关系,结果表明:肋条结构和锯齿结构都对风机的噪声减小均有影响,但是肋条结构的降噪效果更显著,通过对实验因素的分析得出在肋条间距为15mm,肋条宽度为3.6mm,锯齿宽度为3.2mm时,降噪效果最好。通过有限元软件对仿生风机进行振动性能研究,分析了仿生风机自由模态、离心力下的振动和流固耦合下的振动,与原风机相比,仿生叶轮的振动频率和振动位移都有所减小,叶片表面变形和应力总体降低,有一定的减振效果。本课题根据空气动力学和仿生学原理,设计仿生耦合对旋风机,并借助有限元分析软件和噪声测试正交回归实验,对设计的对旋风机进行降噪和减振技术研究。该研究为降低煤矿井下对旋风机的噪声和振动具有重要的意义,具有广泛的应用前景。

关键词：仿生;对旋风机;气动噪声;振动;耦合

学科专业：机械工程（专业学位）

摘要

Abstract

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和创新点

2 对旋风机的空气动力学设计及数值模拟分析

2.1 FBD对旋轴流式局部通风机结构及其工作原理

2.2 对旋风机气动设计

2.3 对旋风机的流场性能分析

2.4 对旋风机的噪声分析

2.5 对旋风机的振动性能分析

2.6 本章小结

3 对旋风机的仿生耦合设计

3.1 仿生原型特性

3.2 鹦鹉体表形貌及参数提取实验

3.3 对旋风机模型的仿生耦合设计

3.4 对旋风机仿生耦合结构方案初步设计及气动噪声分析

3.5 本章小结

4 仿生耦合对旋风机的气动噪声实验和数值模拟分析

4.1 气动噪声源

4.2 仿生耦合对旋风机的气动噪声回归正交实验

4.3 回归正交实验因素分析

4.4 仿生耦合对旋风机流场和噪声数值模拟分析

4.5 本章小结

5 仿生耦合对旋风机的振动性能研究

5.1 自由模态分析

5.2 离心力作用下的振动分析

5.3 气动力作用下的流固耦合分析

5.4 气动力和离心力共同作用下的流固耦合分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

作者简历

致谢