现代自然环境中应用高效低噪风机的污水处理设计方法

现代自然环境中，随着对节能、环保要求的不断提高，对开发高效低噪风机的呼声日益响起。同时，提出了在风机设计阶段预估噪声的需求，因为这对于低噪风机设计和控制有着重要意义。在90年代初期，工程师们一直采用传统设计方法，即使用一维或二维理想流处理加上一些经验选择，但没有考虑到各个部件之间相互影响的设计方法。

这种传统方法虽然也有不少产品具有接近当时国际水平的综合性能，但这些产品的开发耗费大量资金和时间，而且进一步提高性能潜力已很小。因此，我们必须充分利用现代科技手段，全面考虑风机内部三维粘性流动，以及部件耦合影响进行整机优化设计，以发展一种新的现代设计方法。

1998年，我们在中国机械工程杂志发表了一篇题为“离心风机现代设计方法研究”的论文，并获得国家自然科学基金支持。我们与北京西山风机厂共同开发了7-35型号风机，这种工作基础是我们20多年的风机工程经验，又加上三年时间发展美国NASA-CR-178818提供软件，使其适用于离心风机会计数值计算三维粘性流场得到气动性能预估结果基本符合，并研制出7-35样品，其性能比6-41型号大有改善。

近年来，我们成功将国际商用软件FLUENT应用于离心和轴流气体动力学数值计算。这使得我们能够整车计算，即叶轮、蜗壳一起算，同时考虑进口间隙；对于轴流则是进口管道、静叶、动叶一起算，并考虑管道与静叶间隙。这样做既可以提高计算精度，也可以更好地分析影响飞行器性能主要参数优化设计形成了比较完整的现代设计方法。

这种优化后的现代设计方法即将在美国暖通空调工程师协会主办杂志TheASHRAE(AmericaSocietyofHeating,RefrigeratingandAirConditioningEngineers)ResearchJournal发表，将以离心为例详细介绍该技术及其应用成果。

此外，本文还涉及到了基于湍流理论中的气动力噪声问题，其中包括两类主要来源：一是由叶片通过频率产生的声音（又称为旋涡或湍流声音），二是由于湍流造成的声音（又称宽带声音）。然而，由于当前计算能力限制，不定常力的复杂性使得湍流音量难以准确预测，而声场模拟同样困难，因此目前仍然采用较为简单但实用的工程模型，如尾翼模型用于预测总压级和线性压级，以及对应线性的线性频谱模型。但这些模型仅限于轴扇而非离心扇，还需进一步完善。此外，由于我们的研究成果，在2001年《液体机械》第5期发表了改进后的尾翼模型，对2台轴扇进行了有效评估；2004年《液体机械》第1期再次发表了改进后的叶片力模型，对2台轴扇进行了良好的评估。此外，一德国公司已经提供给我们一个SYSNOISE5.6声学计算商用软件，以便我们的团队合作项目中使用这个工具来进行更深入研究。