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為了排除振動問題是由氣體在管道結構中流動誘發(fā)，通過 CFD 數(shù)值模擬的方法，確定模擬范圍。CFD數(shù)值模擬幾何模擬按照管道實際尺寸 1:1 的比例建立，主要完成數(shù)值模擬模型建立、網(wǎng)格劃分、邊界條件確定、數(shù)值計算、結果分析等內(nèi)容。 模擬范圍包含兩部分：（1） 風機入風口煙道。主要研究導流板對流動的影響。（2） 風機出風口煙道。主要研究出風口煙道結構對流動的影響。

1、 項目簡介某鋼廠增壓風機運行時，在風機與煙囪之間存在明顯的低頻噪聲，可能是由于連接管道中存在局部高速氣流而產(chǎn)生的氣動噪音（主要有湍流噪音，旋轉噪音，渦流脫落噪音，激波噪音，二次流與分離流噪音），其中本次噪音我們考慮主要以湍流噪音，旋轉噪音，渦流脫落噪音為主，現(xiàn)對風機及管道做CFD模擬，研究風機葉片后的流場分布，以期找到氣動噪聲的的產(chǎn)生原因并加以解決。

在這些條件下，不太適合選用MRF公式對流動進行模擬，而需要使用滑移網(wǎng)格模型進行模擬。總而言之，利用了FLUENT CFD求解器在非結構混合網(wǎng)格上對后傾離心風機進行性能計算。 計算結果與現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)吻合良好。此外，還正確地預測了重要的性能趨勢，如壓力上升和效率隨流量的變化以及效率峰值點。這些結果表明，穩(wěn)態(tài)MRF方法可以有效地計算離心風機的流量。

本研究的目標之一是驗證穩(wěn)態(tài)MRF方法在模擬離心風機中的有效性。因此，入口-轉子域采用運動參考系模型（恒轉速）建模，而假定外殼域為靜止狀態(tài)。采用了realizable k-e湍流模型模擬湍流效應。假設工作流體（空氣）是不可壓縮的，具有固定屬性（密度=0.075 lbm/ft3，黏度=1.2×10-5 lb/ft-s)。

直接噪聲模擬需要高數(shù)字分辨率來捕捉聲壓擾動的空間和瞬態(tài)效應，在后處理中，可使用傅里葉變換 (FT)進行光譜分析。直接噪聲模擬可以直接在CFD模型中預測靠近聲音產(chǎn)生源的噪聲級；但是，使用直接模擬來預測距離聲源有一段距離的噪聲成本高昂，此時建議使用FW-H氣動聲學模型。

風機氣動噪音特點 風機氣動噪音主要由兩類頻譜內(nèi)容構成： -葉片通過頻率: 由于葉片的周期性轉動導致的在特定基頻與倍頻的噪音； -寬帶噪音: 由湍流產(chǎn)生的寬帶噪音，在整個頻率區(qū)間內(nèi)無非常明顯的起伏。 Actran氣動聲學模塊 模擬由空氣湍流產(chǎn)生噪音，基于聲模擬理論。

二、模擬內(nèi)容 當風機頻率為37Hz時，除霧塔出口煙氣量為350000m3/h，此時，塔體未出現(xiàn)晃動；當風機頻率分別增加至40Hz，45Hz，50Hz，除霧塔出口煙氣量分別為378000m3/h，435000m3/h，470000m3/h；現(xiàn)計算上述4種風量下的旋流除霧離心風速及阻力，以350000m3/h風量下的模擬結果為評價指標，分別對378000m3/h，435000m3/h，470000m3

為了更好地了解風機的結構及特點，提高風機的總體設計水平與使用效能，可通過自建高性能并行集群仿真平臺， 利用OpenFOAM開源軟件進行計算， 考慮流固耦合方式對風機葉片上的氣動載荷進行分析。 下圖為數(shù)值模擬結果。風機在計算域中的示意圖風機在計算域中的示意圖風機在簡化氣動力下轉動效果 流固耦合條件下模擬，可以考慮風機塔架、機艙的振動響應。

S4WT創(chuàng)新性地采用基于非線性有限元理論模擬柔性多體動力學系統(tǒng)和基于動量一葉素理論來表征空氣動力學、并與控制系統(tǒng)相聯(lián)的全耦合、一體化方法，來構建包含部件柔性、非線性及部件之間（包含機電系統(tǒng)之間）相互作用的高精度整機模型，從而準確模擬風機動態(tài)行為，提高風機設計可靠性。 圖2 全耦合一體化方法構建參數(shù)化高精度整機模型 一、參數(shù)化建模。

風機總成各部件的材料均為304不銹鋼，本文主要針對風機總成的強度進行分析計算，因此采用線性材料，計算中用到的材料屬性如表1所示。1.4 約束及載荷1.4.1 約束葉輪與輪轂的螺栓連接之間定義接觸以模擬實際情況，其他部位螺栓連接采用rigid+beam, 葉輪與輪轂螺栓連接放大圖如圖5所示；對風機總成框架安裝孔進行固定約束，約束其安裝孔的6個自由度，固定約束如圖6所示。

試驗中，風機電機為交流電機，氣流依次通過連接器、十字整流器和擴散段后進入測壓段。通過變換下游孔板的開孔直徑，測得每一個工況點的動態(tài)測試數(shù)據(jù)，并計算得出空氣性能。由于風機越來越復雜的內(nèi)部流動，導致較小流量工況模擬結果的誤差逐漸增大，故只對0.1m3/s之前的工況進行數(shù)值模擬。將數(shù)值模擬所得性能曲線和試驗測試所得總壓與流量的特性曲線進行對比，對比結果如圖18所示。

本案例演示了如何使用梁單元來模擬一個風機葉片這樣的細長復合結構。

而大型商用CFD軟件的出現(xiàn)給風機的數(shù)值模擬帶來了極大的便利，使人們對風機內(nèi)部流場有了更深入地了解。 　　在設計制造流體機械時，一般的過程為設計、樣機性能試驗、制造。

Actran 與絕大多數(shù) CFD 軟件具備良好接口，如可以直接導入 FLUENT、STAR-CCM+、SC/Flow、OpenFoam、AcuSolve 的結果文件，其他 CFD 軟件（如 CFX，PowerFlow 等）的結果文件可以通過Ensight Gold 或 CGNS 格式導入；軟件可以在計算域中定義任何邊界，模擬聲反射、聲透射、吸聲等現(xiàn)象，可實現(xiàn)對復雜的氣動-振動噪聲問題的綜合模擬，比如在算風機氣動噪聲的同時

根據(jù)葉素動量理論計算風機推力和傾覆彎矩（matlab程序）目前在做風機的相關模擬，但是有關葉片受力的計算一直困擾我好久，網(wǎng)上關于葉素動量理論的公式很多，但是有關類似的計算程序很少，于是和課題組同學一起編寫了關于葉素動量理論matlab程序。使用教程如下:1.在wind.txt的文本文檔中自定義有關風速的數(shù)據(jù)，第一列為時間（s）,第二列為風速（m/s）。

三、試驗研究 圖12為A型離心風機改進前后的模擬與試驗對比風量—靜壓曲線，從圖中看出，在改進前后數(shù)值模擬結果與試驗數(shù)據(jù)吻合良好，隨著流量的增加，數(shù)值模擬結果與試驗值誤差增大，但誤差整體保持在5%之內(nèi)，可以很好地預測風機性能，利用上述方法用于風機性能預測是可行的。同時，改進后的風機靜壓有所降低，更加接近設計工況。