动叶可调轴流风机内流特性及气动噪声的数值模拟研究的任务书.docx

动叶可调轴流风机内流特性及气动噪声的数值模拟研究的任务书
任务书
一、题目
动叶可调轴流风机内流特性及气动噪声的数值模拟研究
二、研究背景和意义
可调轴流风机广泛应用于热能、化学、冶金、造纸等重要行业，其能耗占行业总能耗的比重较大，因此，对其设计和性能的优化具有重要的理论和实际意义。同时，气声噪声是可调轴流风机使用中的常见问题，严重影响其使用效果及舒适度，因此，对其气动噪声特性的分析和研究也具有重要的实际意义。
传统的可调轴流风机存在内部流动及气动噪声问题，对可调叶轮进行研究是针对这一问题的解决办法，可以有效解决这一问题，提高风机性能和使用效果。通过模拟分析可调叶轮的动态内部流态特性，可以探究叶轮内部流动的规律，找出优化风机性能的方案，并通过气动噪声分析来规划噪声控制方案。
三、研究内容和方法
1.研究目标
本文旨在通过基于可调叶轮的动态模拟分析、数值模拟软件模拟和仿真实验等方法探究以下问题：
-可调叶轮在不同状态下的流态特性，利用多物理场仿真技术，分析叶轮内部流场变化和特征，探究可调叶轮风机性能的变化规律；
-模拟风机的气动噪声特性，利用计算流体力学(CFD)和有限元分析(FEA)相结合的方法，计算可调风机的气动声学性能，并对建模精度和声源机理进行分析。
2.研究方法
（1）建立动态内部流模型：根据机械工程以及流体力学原理，建立可调叶轮的动态内部流模型，包括叶轮入口和出口的区域、导叶、叶轮和尾盘的区域模型，构建连续介质偏微分模型进行求解。
（2）数值模拟：使用ANSYSFluent软件对动态内部流模型进行数值模拟，解算可调叶轮的内部流场分布和流速、压力等参数，并分析叶轮尾部处的压力脉动。
（3）气动噪声分析：建立可调轴流风机的气动声学模型，同时利用ANSYSFluent和ANSYSAcoustics模块相结合，计算风机的气动声学性能，并进行声源机理分析。
3.确定研究内容
（1）建立数值模型，分析动态内部流场特性，研究机理、变化规律，提高可调叶轮风机的运行效率；
（2）计算清晰、精细可靠，保证数值模拟准确，同时验证数值计算的可行性；
（3）建立可调轴流风机的气动声学模型，同时计算风机的气动声学性能，通过声源机理分析制定控制噪声的方案。
四、进度安排
（1）指导教师与课题组成员组织讨论，梳理相关文献，确定研究方向和研究内容；
（2）年度计划：
-第1-2个月：研究相关理论知识，制定研究方案；
-第3-4个月：建立数值模型，进行数值模拟；
-第5-6个月：进行计算结果分析，以及模型优化；
-第7-8个月：建立可调轴流风机的气动声学模型，计算可调风机的气动声学性能，并进行声源机理分析；
-第9-10个月：结合前期的研究成果，探究可调叶轮风机的运行效率及气动声学性能的影响因素，制定相应的优化方略；
-第11-12个月：写作论文，撰写研究报告，做好总结工作。
五、预计成果
（1）论文发表：发表1-2篇相关论文，列入核心期刊，通过全国或国际学术会议报告；
（2）研究报告：制作有关研究成果的报告，形成书面报告、PPT等形式，并参加有关学术研讨会等活动；
（3）实验数据：提供研究过程中的原始数据、数值模拟数据和cfm分析结果；
（4）奖励：申请相关学术奖励。
六、参考文献
1.Cao,H.,Du,Z.,Li,M.,&etal.Numericalsimulationandexperimentalinvestigationofatwo-stagefanwithinletguidevanesandinletboundarylayeringestion.AppliedThermalEngineering,2019,161:114090.
2.Bo,L.,Cheng,G.,Li,Z.,&etal.Numericalstudyofadjustableguidevane'seffectonflowfieldandperformanceforamixed-flowpump.ChineseJournalofMechanicalEngineering,2019,32(1):5.
3.Xiao,J.,Zhu,Z.,Yu,G.,&etal.Noisepredictionofhigh-speedmixed-flowpumpbasedonCFDandFEA.JournalofFluidsandStructures,2019,89:224-236.
4.Zuo,B.S.,Liu,T.,&Xiong,B.C.Optimizationdesignofturbulentinletforcentrifugalcompressorsbasedonorthogonalexperimentalmethod.AerospaceScienceandTechnology,2018,75:4