考慮聲-固-熱耦合影響的盤式可調(diào)速永磁聯(lián)軸器降噪研究.pdf

1、永磁聯(lián)軸器（Permanent Magnetic Coupling，PMC）是一種新型磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器，以其可實(shí)現(xiàn)非接觸式動(dòng)力傳遞、調(diào)節(jié)氣隙無(wú)級(jí)變速、節(jié)能、安裝及操作方便等突出優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)發(fā)展迅速并廣泛應(yīng)用于化工、石油、海洋、航天航空等工業(yè)領(lǐng)域中，尤其在化工等過程工業(yè)的流體輸送操作中，采用可變速永磁聯(lián)軸器不僅能實(shí)現(xiàn)非接觸傳動(dòng)，還可同時(shí)在線無(wú)級(jí)變速，比傳統(tǒng)的管路閥門調(diào)速技術(shù)可大幅度節(jié)能。永磁聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣動(dòng)噪聲，目前工業(yè)

2、中采用的降噪措施多是用隔聲罩來(lái)隔絕永磁聯(lián)軸器向外輻射噪聲，但是隔聲罩降噪的同時(shí)會(huì)使永磁體由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量難以逸散，使永磁體溫度過高，甚至導(dǎo)致永磁體永久退磁使傳動(dòng)效率大幅降低。目前對(duì)大型永磁聯(lián)軸器（300kW以上），多采用強(qiáng)制水冷或油冷散熱，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本和操作運(yùn)行成本高，而且需要配套冷卻水/油循環(huán)系統(tǒng)，易造成能源浪費(fèi)與污染。目前人們對(duì)永磁聯(lián)軸器的氣動(dòng)噪聲來(lái)源及有效降噪和高效散熱等問題的研究還不充分，針對(duì)如何保證永磁聯(lián)軸

3、器在有效降噪的同時(shí)強(qiáng)化傳熱使溫升不影響機(jī)器性能這個(gè)亟待解決的難點(diǎn)問題，以應(yīng)用廣泛的盤式永磁聯(lián)軸器為例，采用理論分析結(jié)合數(shù)值模擬的方法研究其噪聲產(chǎn)生機(jī)理及考慮聲-固-熱耦合影響的降噪散熱方法，對(duì)充分發(fā)揮永磁聯(lián)軸器的優(yōu)勢(shì)、更廣泛的推廣應(yīng)用以及提升我國(guó)制造業(yè)的總體技術(shù)水平有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　以盤式可調(diào)速永磁聯(lián)軸器為研究對(duì)象，考慮流體流速、溫度、固體邊界三個(gè)變量以及聲-固-熱耦合影響，建立了考慮聲-固-熱耦合的流動(dòng)控制方

4、程、氣動(dòng)聲學(xué)方程、局部隔聲罩插入損失方程以及考慮聲-固-熱耦合的模態(tài)方程，可用于計(jì)算永磁聯(lián)軸器的流場(chǎng)和聲場(chǎng)。通過考慮聲-固-熱的流動(dòng)控制方程考慮了流體流速、流體壓力以及溫度等變量的影響，通過氣動(dòng)聲學(xué)方程考慮了固體邊界對(duì)流體流動(dòng)的影響，通過考慮聲-固-熱耦合的模態(tài)方程考慮了聲-固-熱耦合對(duì)永磁聯(lián)軸器模態(tài)頻率和模態(tài)振型的影響。
　　基于考慮聲-固-熱耦合的流動(dòng)控制方程，考慮轉(zhuǎn)速作為變量，對(duì)永磁聯(lián)軸器的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了永磁聯(lián)軸器

5、流場(chǎng)壓力分布、渦流分布以及渦流密度，以及渦流密度隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律;基于氣動(dòng)聲學(xué)方程，考慮流體壓力及固體邊界兩個(gè)變量，對(duì)永磁聯(lián)軸器的聲場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了使用隔聲罩后各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲特性，并與使用隔聲罩前的噪聲源特性進(jìn)行對(duì)比，得到了使用隔聲罩后的降噪幅值?？紤]隔聲罩對(duì)永磁聯(lián)軸器溫度場(chǎng)的影響，分析了固體邊界及固體邊界材料對(duì)永磁聯(lián)軸器溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。
　　基于建立的考慮聲-固-熱耦合影響的氣動(dòng)聲學(xué)模型，對(duì)永磁聯(lián)軸器降噪散熱進(jìn)行了多目標(biāo)