[發(fā)明專利]低噪冷卻系統(tǒng)鋸齒離心葉輪試驗設(shè)計測試裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114543882A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屈小章;陽吉初;劉夢安
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南聯(lián)誠軌道裝備有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M17/08;F04D27/00
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43105
• 代理人: 張繼綱

本發(fā)明公開了低噪冷卻系統(tǒng)鋸齒離心葉輪試驗設(shè)計測試裝置及方法，將不同參數(shù)鋸齒葉片和離心葉輪采用螺栓連接，對不同參數(shù)鋸齒葉片的低噪冷卻系統(tǒng)進行噪聲測試，對鋸齒葉片參數(shù)及所對應(yīng)試驗數(shù)據(jù)進行歸一法處理，匹配優(yōu)選出合理的葉片鋸齒結(jié)構(gòu)參數(shù)，用于低噪冷卻系統(tǒng)降噪設(shè)計中，實現(xiàn)高效的鋸齒離心葉輪試驗設(shè)計測試裝置和方法。本發(fā)明具有顯著縮短開發(fā)時間，降低開發(fā)成本，提升設(shè)計質(zhì)量；解決鋸齒仿生葉片的參數(shù)設(shè)計問題，對低噪冷卻系統(tǒng)產(chǎn)品噪聲有效控制，提高軌道列車舒適性和環(huán)境友好型；無需對低噪冷卻系統(tǒng)進行氣動噪聲仿真，解決了計算周期長、計算資源要求高等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通風(fēng)冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及低噪冷卻系統(tǒng)鋸齒離心葉輪試驗設(shè)計測試裝置及方法。

背景技術(shù)

離心葉輪廣泛應(yīng)用于軌道車輛通風(fēng)冷卻系統(tǒng)及其它旋轉(zhuǎn)機械中，也是氣動噪聲產(chǎn)生的關(guān)鍵部件。降低軌道車輛通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的氣動噪聲，葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計是降噪的關(guān)鍵技術(shù)之一。

冷卻系統(tǒng)是用于軌道列車變流器、變壓器及牽引電機等電子元器件的散熱部件，是軌道列車的關(guān)鍵核心部件之一，內(nèi)部有許多機械和電氣模塊，如風(fēng)機和散熱器、機架、電機、水泵、接觸器、水管、母排以及導(dǎo)線等。各類部件在通電運行中均會產(chǎn)生不同程度的機械振動、電磁和氣動噪聲，這些噪聲不僅會影響列車的乘坐舒適度和乘務(wù)人員的工作效率，還會降低冷卻系統(tǒng)產(chǎn)品的綜合競爭力。噪聲控制也是軌道交通裝備的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此設(shè)計低噪聲的冷卻系統(tǒng)產(chǎn)品對于提升軌道列車技術(shù)具有重要意義。通過噪聲測試、頻譜分析和聽覺感官，來自風(fēng)機的氣動噪聲是冷卻塔內(nèi)部貢獻最大的噪聲源。由于風(fēng)機功率大、轉(zhuǎn)速高和風(fēng)壓流量大，風(fēng)機在實際運行中會有比較大的氣動噪聲，因此優(yōu)化控制風(fēng)機氣動噪聲是優(yōu)化冷卻系統(tǒng)噪聲水平的重要環(huán)節(jié)。由于鋸齒仿生葉片具有降低風(fēng)機寬頻噪聲的效果，目前是降低冷卻系統(tǒng)噪聲有效方法之一。

中國專利CN111046504A提出了一種適用于仿生葉片泵幾何參數(shù)的低噪聲優(yōu)化方法，包括確定優(yōu)化變量和樣本水平，采用數(shù)值模擬與聲學(xué)計算等，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型利用粒子群優(yōu)化算法對仿生葉片泵幾何參數(shù)進行匹配優(yōu)化設(shè)計，但沒有試驗測試。中國專利CN111622808A公開了一種基于現(xiàn)有汽輪機葉型改造的仿生葉片及設(shè)計方法，應(yīng)用仿生學(xué)原理，提供一種對現(xiàn)有汽輪機葉型進行仿生改進的方法，設(shè)計一種仿生葉型，即通過降低葉片背壓面的整體壓力，達到提升汽輪機在小流量工況下的做功能力的目的，沒有實現(xiàn)多方案的匹配優(yōu)化，沒有進行試驗測試等。

鋸齒仿生葉片的參數(shù)設(shè)計對冷卻系統(tǒng)降噪設(shè)計非常關(guān)鍵。由于鋸齒仿生葉片的尺寸微觀特征明顯，采用CFD對性能和氣動噪聲的計算，對網(wǎng)格的處理要求高，計算資源要求大，計算周期長。若對多個鋸齒仿生葉輪方案的冷卻系統(tǒng)的試驗成本高，而且冷卻系統(tǒng)更換葉輪周期長，因此在實際工程中應(yīng)用中受到了較大的限制。但是鋸齒仿生葉片如果參數(shù)選擇不好，冷卻系統(tǒng)難于達到降噪效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供低噪冷卻系統(tǒng)鋸齒離心葉輪試驗設(shè)計測試裝置及方法，解決以下技術(shù)問題：不但可以很好的解決鋸齒仿生葉片的參數(shù)設(shè)計問題，而且試驗成本低，周期短。也無需要對低噪冷卻系統(tǒng)氣動噪聲進行仿真計算，解決了計算周期長、計算資源要求高等問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

低噪冷卻系統(tǒng)鋸齒離心葉輪試驗設(shè)計測試裝置，包括冷卻器、鋸齒離心葉輪和噪聲測試設(shè)備，所述鋸齒離心葉輪安裝于冷卻器中，形成低噪冷卻系統(tǒng)；所述低噪冷卻系統(tǒng)安裝于噪聲測試設(shè)備內(nèi)；

所述鋸齒離心葉輪包括前輪盤、鋸齒葉片、傳統(tǒng)葉片、螺栓、后輪盤和輪芯，所述前輪盤和后輪盤之間設(shè)置有傳統(tǒng)葉片，所述后輪盤的中心處設(shè)置有輪芯，所述鋸齒葉片與傳統(tǒng)葉片之間固定連接。

所述鋸齒葉片(2)的鋸齒尺寸包括齒寬d、齒高h和周期e，采用試驗設(shè)計實現(xiàn)不同參數(shù)的鋸齒葉片(2)，用最少的試驗次數(shù)優(yōu)選出各因素較優(yōu)參數(shù)或條件的組合，選出合理的葉片鋸齒結(jié)構(gòu)，降低冷卻系統(tǒng)噪聲，實現(xiàn)低噪冷卻系統(tǒng)；所述噪聲測試設(shè)備，包括傳聲器、信號采集終端和信號處理單元；