噴嘴的仿真分析

一.發(fā)現(xiàn)問題在3WF-14B原機的噪聲測試實驗過程中，發(fā)現(xiàn)噴霧器的噴嘴對原機的整體噪聲有一定的影響，利用聲級計測得的耳旁噪聲值如表1所示。表1安裝/未安裝噴嘴的耳旁噪聲值(有效值)左耳(dB)右耳(dB)安裝噴嘴未安裝噴嘴由此可見，現(xiàn)在的噴嘴結(jié)構(gòu)不合理，增強了風(fēng)機的嘯叫聲，提升了噴霧器整體的噪聲值,因此，對噴嘴的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化可以實現(xiàn)噴霧器的部分降噪。二.噴嘴結(jié)構(gòu)仿真分析軟件工具：FLUENT為便于計算，按照噴嘴的實際尺寸建立噴嘴的二維簡化模型，并劃分網(wǎng)格得到有限元模型，如圖1所示。圖1噴嘴的二維模型及有限元模型(邊界進行加膨脹層)在FLUENT中設(shè)定入【I邊界條件為速度入II邊界，大小為30m/s；出II邊界條件為壓力出II邊界；選擇kt二方程的湍流模型。經(jīng)過仿真計算結(jié)果如圖2所示。149a222J149a222JCorrurt"talcAmjosmsAWSVSISfAra如！C44cod齊YM?cfyIVMl8.AWSVS14fira比］a壓力云圖b速度矢量圖圖2噴嘴的仿真計算結(jié)果由計算結(jié)果可以得出，在噴嘴的出II處，由于尺寸變化過人，使得壓力分布不均勻，出11的左右兩側(cè)出現(xiàn)空氣回流現(xiàn)象，提升了噴霧器的嘯叫聲。為了降低這一現(xiàn)彖對噴霧器整機噪聲的貢獻值，提出了兩種改進方案。1.方案一：降低噴嘴出II處的傾斜角。修改后的二維模型和有限元模型如圖3所示。

圖3方案一：噴嘴的二維模型及有限元模型（邊界進行加膨脹層）在FLUENT中設(shè)定相同的參數(shù)后，得到的計算結(jié)果如圖4所示。OOOiY43"??dS?144xCJ?、斛-：IS^W?2OT2??W7?3Hr-C：CartuncfSI?K4MSVSflttniti(tra知］P?5?<Cc4cod昨WMgyivMiHpOSW44MSVSFlMrtl1$(tra比i?SklQ-353r-CC?48*3-?3I?-W-*Tt^Ma壓力云圖b速度矢量圖圖4方案一：噴嘴的仿真計算結(jié)果改進后的噴嘴出II壓力分布均勻，氣流有明顯的擴散，氣體回流現(xiàn)象有明顯的改善，在一定程度上會降低噴霧器的噪聲值。2.方案二：增加過渡圓角。修改后的二維模型和有限元模型如圖5所示。圖5方案一：噴嘴的二維模型及有限元模型（邊界進行加膨脹層）在FLUENT中設(shè)定相同的參數(shù)后，得到的計算結(jié)果如圖6所示。

-4"S??t?*-m?1tto?CO?、SC2-1TU-W?2EQ?mj?:n*-w?2ec*<tc-9oe**ca?S2CQ-34?<-caCa<ur*"M*cX?d??3d4WSVSflttniISttra比《iP?wmCatena即'alMAtfyiv^i8W44WSVSflttniIS?<3tttra如ia壓力云圖b速度矢量圖圖6方案二：噴嘴的仿真計算結(jié)果相比方案一而言，該方案又有明顯的改善，噴嘴的出II壓力分布更加均勻，氣流的回流現(xiàn)象消除，出口風(fēng)速也更加均勻。為了更加接近于實際工況，在噴嘴的二維模型中加上噴頭，來模擬真實的氣流流動情況。建立的二維模型以及有限元模型如圖7所示。圖7噴嘴（加噴頭）的二維模型及有限元模型（邊界進行加膨脹層）在FLUENT中設(shè)定相同的參數(shù)后，得到的計算結(jié)果如圖8所示。I吩8set-tojee?*w3(MTmm訂》?*處0!?，如?倫?7殲Z?2E旳?2叨*?蝕Ca<ur*"M*cX?d??3dZp8"44WSVSflttniISttra比《iP?wmCatena即'alMAtfyU?|Mu?iv^i8W44WSVSFUMrtlIS?<3tttra如ia壓力云圖b速度矢量圖圖8噴嘴（加噴頭）的仿真計算結(jié)果可以看出，經(jīng)過噴頭壓力損失較人，而且產(chǎn)生了渦流，引發(fā)了渦流噪聲，提升了整機的嘯叫聲。為了避免這種因形狀突變造成的流動分離和氣流渦旋現(xiàn)象，對突變的部分進行圓角處理是很有必要。修改后的二維模型和有限元模型如圖9所示。

圖9噴嘴（加過渡圓角）的二維模型及有限元模型（邊界進行加膨脹層）在FLUENT中設(shè)定相同的參數(shù)后，得到的計算結(jié)果如圖10所示。4JTtettgig川皿1X*-MI1U4COs如a?}?<?*??1ns?i?葉-色?J?i?葉-色?Jij^oi5*U^)15?M01<<t>*0!J2M^01155*^1f028Can*naStalePimm*(m?c*iS^pOa.miIWSVSIS?<2<tinsPM?m?c3c?xl即MMACfyU?*Mk<?IVMlS