電機冷卻系統中風扇氣動噪聲CFD分析

馬 越，薛 超

(上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240)

0 引言

噪聲對人的身心健康有著嚴重的影響，隨著生活水平的提高，人們越來越重視機械設備產生的噪聲問題。國家、地區和行業因此制定并實行了嚴格的噪聲限值標準來限制噪聲污染[1]。

電機是產生噪聲的聲源之一。根據電機噪聲產生的不同方式，大致可把噪聲分為三大類：電磁噪聲、機械噪聲和氣動噪聲。其中電機的氣動噪聲是由轉子及冷卻風扇旋轉造成空氣流動所產生的，氣動噪聲與轉速、風扇與轉子的形狀、粗糙度、不平衡量及氣流的風道截面變化和風道形狀有關。風扇噪聲在電機的噪聲中往往占主要地位。

離心風扇內部流動情況復雜，其氣動噪聲問題有一定的特殊性。葉片相對于聲學介質具有轉動特性，這將引起多種流動狀態的存在，而旋轉葉片一般是風機主要的噪聲源。離心風扇氣動噪聲就其頻率特性而言，可分為寬頻噪聲和離散噪聲[2]。

寬頻噪聲模型是通過雷諾平均N-S方程獲得湍流量，結合半經驗公式和萊特希爾基本理論，對噪聲進行模擬的計算方法。計算成本較低，適用于工程計算電機風扇噪聲。

本文以公司迪拜項目電機用風扇為研究對象，運用CFD方法對電機內風路和風扇進行研究，確定風扇外徑尺寸，對氣動噪聲進行分析，為電機降噪和冷卻系統的優化設計提供有價值的參考和理論依據。

1 電機及風扇結構

1.1 電機內風路

迪拜項目電機型號YWKS500-4P，功率2 950 kW，轉速2 016 r/min，效率96.54%?！?br>