旋涡风机壳体声辐射计算方法

        随着燃料电池轿车产业不断地推进，其在NVH方面的表现受到越来越广泛的关注。空气辅助系统内旋涡风机的叶片噪声作为燃料电池轿车的主要噪声源之一，其传播途径除了通过旋涡风机进出口进行传播之外，更多的是通过风机壳体向周围进行辐射。当前针对风机叶片噪声和壳体声辐射的研究，大多基于多个商业软件联合数值仿真，还未有一套集成软件对其进行数值计算。在此背景下，东莞九洲风机就以旋涡风机为研究对象，利用相关数学和声学理论，快速得出了优化结构参数。

        集成软件功能分为三个部分，首先为叶片气动载荷计算：基于面元法理论，在考虑旋涡风机内部特有的螺线型流动形式的基础上，建立旋涡风机叶片气动载荷计算模型。后将计算模型应用到现有一款旋涡风机中，通过与CFD仿真结果比对，确定理论模型的准确性和有效性，这为之后叶片噪声的理论计算提供了可靠依据。另外，计算时间相比于CFD计算有了大幅度提升。

        其次为叶片噪声计算：基于Farassat对FW-H声波波动方程所改进的计算方法，将之前通过理论计算所得到的叶片气动载荷以及现有风机叶片尺寸作为输入，计算获得多处监测点的声压时域曲线以及相应的声压频谱图，计算结果均能很好的体现旋涡风机通过频率处的峰值。另外对各监测点计算结果进行比较，得到了径向声压远大于轴向声压的结论。

        第三部分是壳体声辐射计算：通过对风机壳体的简化，结合边界元数值计算理论，对叶片噪声激励下壳体声辐射进行计算。后与试验结果对比，验证了计算模型的有效性和准确性。从而完成了从气动载荷生成到最后壳体声辐射的集成计算，体现出集成软件快速预测的特色与优势。

        最后基于集成软件，九洲风机了解到风机叶片的几何参数——叶片数目、叶片厚度、叶片宽度、叶片弯角对风机壳体声辐射的影响。单因素分析表明：叶片厚度对壳体声辐射影响不大，而叶片数、叶片宽度和叶片弯角对壳体声辐射均有一定影响。