機(jī)內(nèi)部氣動壓力載荷

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研究對象為燃料電池車用旋渦石家莊風(fēng)機(jī)廠，殼體動力響應(yīng)計(jì)算使用四面體solid45單元對殼體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，殼體材料為鋁合金ACDl2，其彈性模量為63GPa，泊松比為0．28，密度為2 880 kg／m3。考慮到流場計(jì)算脈動壓力在5 000 Hz以內(nèi)，采用直接頻率響應(yīng)法計(jì)算殼體的動力響應(yīng)。2．4節(jié)數(shù)值模擬流場計(jì)算結(jié)果中包含所有計(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)處流場參數(shù)和隨時(shí)間變化情況，從流場計(jì)算結(jié)果中可以得到所有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間變化的脈動壓力值，將流場計(jì)算得到的所有殼體表面節(jié)點(diǎn)所受的力進(jìn)行傅里葉變換。不同頻率下的氣動載荷幅值各不相同，不能以固定的載荷形式加載來進(jìn)行響應(yīng)分析，因此進(jìn)行有限元仿真模擬時(shí)采取簡化處理。從圖6可知10倍頻處的氣動載荷較大，引起殼體振動效果比較明顯。
作為石家莊風(fēng)機(jī)廠在內(nèi)流場作用下動力響應(yīng)的初步探索，將石家莊風(fēng)機(jī)廠內(nèi)部流道表面壓力分為5等份，分別將各測點(diǎn)10倍頻氣動壓力載荷簡化為均勻的面載荷施加到殼體表面。約束條件為殼體進(jìn)出口與底座固定處施加X，Y，z 3個(gè)方向零位移約束，氣體壓力和模型加載如表2和圖7所示。將試驗(yàn)測量得到的殼體振動響應(yīng)和計(jì)算所得的加速度幅值一頻率圖進(jìn)行對比，如圖8，9所示。在3點(diǎn)和4點(diǎn)處，試驗(yàn)測得的石家莊風(fēng)機(jī)10倍頻、42倍頻處石家莊風(fēng)機(jī)廠振動加速度幅值明顯比其他頻率振動幅值大。在殼體模態(tài)分析中，殼體第1階固有頻率接近石家莊風(fēng)機(jī)氣動載荷激勵(lì)頻率，兩者發(fā)生共振使殼體向外輻射噪聲。于是，當(dāng)石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2 600 r／min以上時(shí)，石家莊風(fēng)機(jī)廠所受氣動載荷激振頻率與石家莊風(fēng)機(jī)廠某一階固有頻率接近，發(fā)生一定程度共振，使得石家莊風(fēng)機(jī)廠殼體振動被放大，向外輻射噪聲。
表3給出了有限元模擬的石家莊風(fēng)機(jī)廠在內(nèi)流場作用下的石家莊風(fēng)機(jī)廠振動幅值和試驗(yàn)測得的結(jié)果比較，在測點(diǎn)4處，石家莊風(fēng)機(jī)20倍頻附近處仿真與試驗(yàn)結(jié)果有較大的偏差，可能因?yàn)榧铀俣葌鞲衅魑恢脛偤迷谑仪f風(fēng)機(jī)廠殼體上下端蓋連接附近，而有限元沒有考慮連接剛度的影響，從而導(dǎo)致有限元模擬和試驗(yàn)結(jié)果有偏差。整體上有限元仿真的結(jié)果和試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)能夠較好的吻合，說明筆者較為準(zhǔn)確地模擬了石家莊風(fēng)機(jī)廠殼體在脈動壓力下的動力響應(yīng)。筆者初步研究了石家莊風(fēng)機(jī)廠在內(nèi)部流場作用下動力響應(yīng)，模擬了石家莊風(fēng)機(jī)廠三維非定常流場，在驗(yàn)證有限元模型準(zhǔn)確性基礎(chǔ)上將石家莊風(fēng)機(jī)廠的氣動載荷加載到殼體上，計(jì)算了殼體在非定常氣動載荷作用下的動力響應(yīng)，并進(jìn)行了石家莊風(fēng)機(jī)廠振動噪聲測量試驗(yàn)，將測量結(jié)果同數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，筆者較為準(zhǔn)確地模擬了石家莊風(fēng)機(jī)廠在內(nèi)部流場作用下的動力響應(yīng)，為進(jìn)一步進(jìn)行石家莊風(fēng)機(jī)廠振動聲輻射機(jī)理和控制噪聲研究打下良好的基礎(chǔ)。

石家莊市風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司機(jī)電分公司，負(fù)責(zé)銷售石家莊市風(fēng)機(jī)廠各種風(fēng)機(jī)，包括離心式鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、防爆風(fēng)機(jī)、防腐風(fēng)機(jī)、噴霧降溫風(fēng)機(jī)、屋頂風(fēng)機(jī)和各種風(fēng)機(jī)配件等。負(fù)責(zé)承接各種風(fēng)機(jī)的專業(yè)維修（包括現(xiàn)場維修及現(xiàn)場動平衡）。
    石家莊市風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司位于石家莊市西南部石銅路，是全國風(fēng)機(jī)行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)，風(fēng)機(jī)行業(yè)協(xié)會成員，河北省風(fēng)機(jī)測試中心。生產(chǎn)離心高、中、低壓風(fēng)機(jī)以及軸流風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、防爆風(fēng)機(jī)，并按用戶要求設(shè)計(jì)制造非標(biāo)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，品種齊全，品質(zhì)優(yōu)良。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鍋爐鼓引風(fēng)、礦山通風(fēng)、化工、冶金、制藥、電力、紡織、水泥、隧道、化鐵爐、建筑、輸送物料、污水處理、糧庫通風(fēng)、溫室大棚、消防排煙等各領(lǐng)域。
    公司技術(shù)力量雄厚，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，管理制度嚴(yán)格，并擁有全套的風(fēng)機(jī)性能測試設(shè)備。其主導(dǎo)產(chǎn)品獲省、部級優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品榮譽(yù)稱號，其中4-72№6～12#系列段離心通風(fēng)機(jī)榮獲國家銀獎(jiǎng)，是中國風(fēng)機(jī)行業(yè)離心風(fēng)機(jī)唯一一塊銀牌。
    公司已取得了ISO9001質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書、英國皇家國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書、中國機(jī)械安全認(rèn)證證書、國家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志認(rèn)證證書，引進(jìn)了日本荏原濱田送風(fēng)機(jī)株式會公司已取得了ISO9001社具有國際先進(jìn)水平的NEW3ACE系列風(fēng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)（共4個(gè)系列200多種規(guī)格），該系列風(fēng)機(jī)在2004年第二屆中國國際流體機(jī)械展覽會上榮獲金獎(jiǎng)，同時(shí)榮獲金獎(jiǎng)還有GY4-73系列、4-72系列，使產(chǎn)品能更好地滿足國內(nèi)外用戶需求。