矿用对旋风机是井下常用的通风装置,主要作用是向掘进工作面输送新鲜空气,降低瓦斯浓度。而矿用对旋风机工作时产生的噪声是矿井下的主要噪声之一,在井下恶劣的工作环境下,会加强这种噪声的危害,不仅影响井下工作效率,严重时还会威胁工作人员的健康。因此研究矿用对旋风机的流场和噪声特性具有重要意义。本文以矿用对旋风机为原型,设计并建立了叶片穿孔的风机模型。首先,运用Fluent软件对原模型和叶片穿孔模型的流场进行数值模拟,研究风机在不同工况和不同穿孔孔径下的流场特性。研究表明:原模型在入口速度V=16m/s时,其内部气流流动平缓,两级叶轮区域的湍流强度和涡量变化较小,风机工作状态稳定且性能较好。对于后级叶片穿孔的风机模型,其孔径越大,后级叶片处的气流泄露越多,导致风机压升下降急剧,通风效率降低,说明叶片的穿孔孔径不宜过大。其次,运用Fluent软件中的宽频噪声模块对风机的声功率进行研究,得到风机整机的声功率分布云图。研究表明:在入口速度V=16m/s时,风机的声功率最大值达到最小值,风机的主要噪声源是两级叶轮区域。随着穿孔孔径的增大,风机的声功率的最大值会减小。然后运用Fluent软件中的FW-H噪声模块结合FFT技术对风机的流场进行非定常数值模拟,得到风机的气动噪声特性以及频域图。结果表明:风机的气动噪声特性与风机两级叶轮的通过频率有密切关系,其气动噪声主要发生在两级叶轮区域,在叶顶处尤为严重,高声压级频率区间主要集中在低中频率段。随着穿孔孔径的增大,风机高声压级出现的位置会越来越靠近低频率区域,后级叶轮涡流程度变小,涡流噪声降低。最后,搭建风机性能试验台,对矿用对旋风机进行性能测试,分析风机出现非稳定工况现象的原因。通过LMS噪声测试软件对风机进行气动噪声实验。实验表明:风机的高声压级频率区间主要集中在低中频率段,出现峰值的频率值与两级叶轮通过频率的倍值接近,验证了仿真模型的正确性,另外,风机在小流量工况状态下,两级叶轮间的回流严重,引起大量涡团,导致涡流噪声在此区域占主导位置。图 [42] 表 [7] 参 [56]