低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及通风冷却技术领域，具体涉及低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试装置及方法。


背景技术：

2.离心叶轮广泛应用于轨道车辆通风冷却系统及其它旋转机械中，也是气动噪声产生的关键部件。降低轨道车辆通风冷却系统的气动噪声，叶轮结构设计是降噪的关键技术之一。
3.冷却系统是用于轨道列车变流器、变压器及牵引电机等电子元器件的散热部件，是轨道列车的关键核心部件之一，内部有许多机械和电气模块，如风机和散热器、机架、电机、水泵、接触器、水管、母排以及导线等。各类部件在通电运行中均会产生不同程度的机械振动、电磁和气动噪声，这些噪声不仅会影响列车的乘坐舒适度和乘务人员的工作效率，还会降低冷却系统产品的综合竞争力。噪声控制也是轨道交通装备的关键技术之一，因此设计低噪声的冷却系统产品对于提升轨道列车技术具有重要意义。通过噪声测试、频谱分析和听觉感官，来自风机的气动噪声是冷却塔内部贡献最大的噪声源。由于风机功率大、转速高和风压流量大，风机在实际运行中会有比较大的气动噪声，因此优化控制风机气动噪声是优化冷却系统噪声水平的重要环节。由于锯齿仿生叶片具有降低风机宽频噪声的效果，目前是降低冷却系统噪声有效方法之一。
4.中国专利cn111046504a提出了一种适用于仿生叶片泵几何参数的低噪声优化方法，包括确定优化变量和样本水平，采用数值模拟与声学计算等，基于神经网络预测模型利用粒子群优化算法对仿生叶片泵几何参数进行匹配优化设计，但没有试验测试。中国专利cn111622808a公开了一种基于现有汽轮机叶型改造的仿生叶片及设计方法，应用仿生学原理，提供一种对现有汽轮机叶型进行仿生改进的方法，设计一种仿生叶型，即通过降低叶片背压面的整体压力，达到提升汽轮机在小流量工况下的做功能力的目的，没有实现多方案的匹配优化，没有进行试验测试等。
5.锯齿仿生叶片的参数设计对冷却系统降噪设计非常关键。由于锯齿仿生叶片的尺寸微观特征明显，采用cfd对性能和气动噪声的计算，对网格的处理要求高，计算资源要求大，计算周期长。若对多个锯齿仿生叶轮方案的冷却系统的试验成本高，而且冷却系统更换叶轮周期长，因此在实际工程中应用中受到了较大的限制。但是锯齿仿生叶片如果参数选择不好，冷却系统难于达到降噪效果。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试装置及方法，解决以下技术问题：不但可以很好的解决锯齿仿生叶片的参数设计问题，而且试验成本低，周期短。也无需要对低噪冷却系统气动噪声进行仿真计算，解决了计算周期长、计算资源要求高等问题。
7.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
8.低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试装置，包括冷却器、锯齿离心叶轮和噪声测试设备，所述锯齿离心叶轮安装于冷却器中，形成低噪冷却系统；所述低噪冷却系统安装于噪声测试设备内；
9.所述锯齿离心叶轮包括前轮盘、锯齿叶片、传统叶片、螺栓、后轮盘和轮芯，所述前轮盘和后轮盘之间设置有传统叶片，所述后轮盘的中心处设置有轮芯，所述锯齿叶片与传统叶片之间固定连接；
10.所述传统叶片的内部滑动连接有连接板，所述传统叶片和连接板上均开设有螺栓孔，所述连接板通过锁紧螺栓和螺栓孔配合与传统叶片固定。
11.作为本实用新型进一步的方案：所述锯齿叶片与传统叶片之间通过螺栓连接，用于锯齿叶片和传统叶片的连结或更换。
12.作为本实用新型进一步的方案：所述锯齿叶片和传统叶片连接的螺栓在锯齿叶片和传统叶片的外表面不凸起。
13.作为本实用新型进一步的方案：所述锯齿叶片的厚度不大于2mm。
14.作为本实用新型进一步的方案：所述噪声测试设备用于对不同参数锯齿叶片的低噪冷却系统进行噪声测试，选出叶片锯齿结构参数。
15.本实用新型的有益效果：(1)解决锯齿仿生叶片的参数设计问题，对低噪冷却系统产品噪声有效控制，提高轨道列车舒适性和环境友好型；(2)无需对低噪冷却系统进行气动噪声仿真，解决了计算周期长、计算资源要求高等问题；(3)本实用新型具有显著缩短开发时间，降低开发成本和提升设计质量；(4)通过锁紧螺栓和螺栓孔的设置，可以调节连接板的长度，这样带动后轮盘移动，调节后轮盘和前轮盘之间的距离，这样便可以对不同长度的锯齿叶片进行检测。
附图说明
16.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
17.图1为根据本实用新型的锯齿离心叶轮的结构示例图；
18.图2为根据本实用新型的传统叶片的结构示例图；
19.图3为根据本实用新型的锯齿叶片的结构示例图；
20.图4为根据本实用新型的锯齿叶片结构参数的示例图；
21.图5为根据本实用新型的低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试方法的实现流程示意图。
22.图中：1、前轮盘；2、锯齿叶片；2-1、锯齿；2-2、安装螺孔；3、传统叶片；4、螺栓；5、后轮盘；6、轮芯；7、螺钉；3-1、连接板；3-2、螺栓孔；3-3、锁紧螺栓。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.如图1所示的实施例是一种低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试装置，包括以下内容：
25.低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试装置，包括冷却器、锯齿离心叶轮和噪声测试设备，其中锯齿离心叶轮安装于冷却器中，形成低噪冷却系统；所述低噪冷却系统安装于噪声测试设备内。所述的锯齿离心叶轮，包括前轮盘1、锯齿叶片2、传统叶片3、螺栓4、后轮盘5和轮芯6，前轮盘1和后轮盘5之间设置有传统叶片3，其中锯齿叶片2通过螺栓4和传统叶片3连结，实现锯齿叶片2和传统叶片3的高效连结和更换；如图1所示；
26.如图2-4所示的锯齿叶片2的锯齿2-1尺寸包括齿宽d、齿高h和周期e等；所述传统叶片3的内部滑动连接有连接板3-1，所述连接板3-1与后轮盘5固定连接，所述传统叶片3和连接板3-1上均开设有螺栓孔3-2，所述连接板3-1通过锁紧螺栓3-3和螺栓孔3-2配合与传统叶片3固定，通过锁紧螺栓3-3和螺栓孔3-2的设置，可以调节连接板3-1的长度，这样带动后轮盘5移动，调节后轮盘5和前轮盘1之间的距离，这样便可以对不同长度的锯齿叶片2进行检测。
27.采用试验设计实现不同参数的锯齿叶片2，不同参数锯齿叶片2的数量具体由试验设计结果确定，用最少的试验次数优选出各因素较优参数或条件的组合，优选出合理的叶片锯齿结构，降低低噪冷却系统噪声，实现低噪冷却系统。
28.锯齿叶片2型号可优选用静音飞行鸟类的苍鹰、长耳鸮、雀鹰等；
29.为了不影响流场和噪声，锯齿叶片2在满足不变形的情况下，优选厚度不大于2mm；锯齿叶片2和传统叶片3连接的安装螺栓4在锯齿叶片2和传统叶片3的外表面不凸起,可采用阶梯安装螺孔2-2实现。
30.在所述的噪声测试设备，包括传声器、信号采集终端和信号处理单元，如果按照声功率传声测量方法，则传声器位置按照三角形分面元组成的平行六面体测量面上布置。
31.将不同参数锯齿叶片2和离心叶轮采用安装螺栓4连接，实现不同参数锯齿叶片2的离心叶轮安装于低噪冷却系统中，采用包括传声器、信号采集终端和信号处理单元等的噪声测试设备对不同参数锯齿叶片2的低噪冷却系统进行噪声测试，优选出合理的叶片锯齿结构参数，用于低噪冷却系统降噪设计中，锯齿叶片2和传统叶片3连接时，螺栓4安装和拆卸简单，方面高效更换，实现高效的锯齿离心叶轮试验设计测试装置。
32.图5是根据本实用新型的低噪冷却系统锯齿离心叶轮试验设计测试方法的实现流程示意图，具体实例包括以下内容：
33.根据轨道列车的变压器和变流器等元器件散热、给定的环境等，从轨道列车整车技术要求获得低噪冷却系统性能与噪声输入条件，确定低噪冷却系统离心叶轮初步方案；
34.采用试验设计方法如正交试验、拉丁超立方试验等确定锯齿叶片2参数，如表1所示的实例选用正交试验设计方法；并制作成不同参数锯齿叶片2的试验样品，每个不同参数的锯齿叶片2进行标号，以便识别，本实例为16组不同参数的锯齿叶片2；
35.表1锯齿叶片2参数试验设计结果
36.[0037][0038]
将制作好的不同参数锯齿叶片2按照标号顺序依次通过螺栓4安装于低噪冷却系统的离心叶轮中；
[0039]
将低噪冷却系统安装于噪声测试设备，将传声器按照三角形分面元组成的平行六面体测量面上位置布置，并连接好信号采集终端和信号处理单元；测试频率范围为16hz-10000hz，采用a计权网络，在1/3倍频带上测量和记录每个传声器位置的声压级；
[0040]
启动低噪冷却系统开始测量之前，用声级计校准器在测试频率范围内的一个或多个频率点上对声级计进行校准，并记录校准数据；
[0041]
开始测试传统叶片3原型机的低噪冷却系统流量压力值和噪声值，并进行记录；
[0042]
按照标号顺序依次测量不同参数锯齿叶片2的低噪冷却系统的流量压力值和噪声值，并进行依次记录；根据标号顺序依次记录锯齿叶片2参数及所对应试验数据，换算成锯齿叶片2和传统叶片3原型机的低噪冷却系统所对应所需要的差值，包括降噪量、压差值和比a声压级降噪量等；可选用min-max标准法，公示为(max为最大值，min为最小值)进行归一法对试验结果进行处理，本实例结果如表2所示；
[0043][0044][0045]
对试验数据进行归一法处理结果进行分析，选出适应于制造工艺、流量压力及降噪量匹配最优值。从本实例分析中可以得出，序号5具有适应于制造工艺、流量压力及降噪量较好的结果。
[0046]
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作
的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。