风机是怎样达到降低风机涡流噪声效果

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风机叶片穿孔法降低风机涡流噪声为了降低风机涡流噪声，通常可以采用工作轮叶片穿孔法，因为叶片出口处经常出现涡流分离，而采用叶片穿孔方法可以使部分气流自叶片高压面流向叶片低压面，可以促使叶片分离点向流动下方移动，其机理等同于附面层吹风。这样降低了叶片出口截面的分离区，分离区涡流强度和尺寸减少，噪声也随之减少。但是大的穿孔系数会使压差降低过快，达不到要求的能量头,因此叶片穿孔法关键是穿孔排数、穿孔面积、穿孔系数、穿孔直径和穿孔偏角的设计,具体降噪方法如下:

(1)增强叶栅的气动力栽荷， 降低圆周速度

对于风机采用强前向叶片，且多叶片叶轮有利于增大叶栅的气动力载荷，在得到同样风量风压情况下，叶轮叶片外圆上圆周速度可使风机噪声明显降低。

(2)合理的蜗舌间隙和蜗舌半径

当气流与叶片做相对运动时， 叶片后缘的气流尾迹中速度及压力均小于主流区，使叶栅后的气流速度与压力分布皆不均匀，这种不均匀的气流在旋转， 由于在动叶的气流出口有蜗舌存在， 则这种非稳定流动与蜗舌相互作用将产生噪声， 距离噪声愈近噪声愈烈，通常适当取较大的风舌前端半径可以降低离心风机的旋转噪声与涡流噪声。

(3) 蜗舌倾斜

风机叶轮叶栅气流的周期性脉动速度所产生的周期性脉动气动力也使蜗舌相互作用产生旋转噪声，此噪声大小与脉动气动力的剧烈程度及涡舌的迎风面积有关，把蜗舌做成倾斜式，则同相位的脉动气动力的作用面积小了，辐射的噪声也就减小了。

(4)叶轮入(出)口处加紊流化装置

在风机叶轮叶片的入口或出口处加紊流化装置(金属网)可以使叶片背面的层流附面层立即转换成紊流附面层， 推迟叶片背面附面层的分离，甚至不分离， 叶片后缘装上网，网后的气流速度与压力梯度能迅速变均匀，若网在涡区中则可将涡区大大缩小,可进一步减噪.

(5)在动叶进出气边上设锯齿形结构

在动叶进出气边上设锯齿形结构可使叶片上气流层流附面层较早地转化为紊流，从而避免层流附面层中的不稳定波导致涡流分离，使涡流分离，噪声降低。

(6)在蜗舌处设置声学共振器

蜗舌处设置声学共振器，当声波传到共振器时，小孔孔径和空腔中的气体存声波作用下来回运动，这运动的气体具有一定的质量，它抗拒由于声波作用而引起的运动，同时声波进入小孔孔径时，由于颈壁的摩擦和阻尼，使相当一部分声能因热耗而损失掉。另外充满气体的空腔具有阻碍来自小孔的压力变化的特性，由于这些因素的共同作用，当气体通过共振器时，噪声得到了降低。

歼20战机为什么要改这一设计

电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。

胀差测量

斜坡式胀差测量

补偿式胀差测量

振动测量

轴位移测量

轴心轨迹测量

差动测量

动力膨胀

转子动平径向运动分析

转速和相位差测试

转速测量

表面不平整度测量

裂痕测量

非导电材料厚度测量

金属元件合格检测

轴承测量

换向片测量 测量径向振动，可以由它分析轴承的工作状态，还可以看到分析转子的不平衡，不对中等机械故障。电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息：

●工业透平，蒸汽/燃气 ●压缩机，径向/轴向

●膨胀机 ●动力发电透平，蒸汽/燃气/水利

●发动马达 ●发动机

●励磁机 ●齿轮箱

●泵 ●风箱

●鼓风机 ●往复式机械

（1）相对振动测量（小型机械）

振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息：

●轴的同步振动 ●油膜失稳

●转子摩擦 ●部件松动

●轴承套筒松动 ●压缩机踹振

●滚动部件轴承失效 ●径向预载，内部/外部包括不对中

●轴承巴氏合金磨损 ●轴承间隙过大，径向/轴向

●平衡（阻气）活塞 ●联轴器“锁死”磨损/失效

●轴裂纹 ●轴弯曲

●齿轮咬合问题 ●电动马达空气间隙不匀

●叶轮通过现象 ●透平叶片通道共振

（2）偏心测量

偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起：

●原有的机械弯曲 ●临时温升导致的弯曲

●重力弯曲 ●外力造成的弯曲

偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。特别是对于装有透平监测仪表系统（TSI）的汽轮机，在启动或停机过程中，偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，它经常用来指示轴承的磨损，以及加载荷的大小。如由不对中导致的那种情况，它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定。

（3）胀差测量

对于汽轮发电机组来说，在其启动和停机时，由于金属材料的不同，热膨胀系数的不同，以及散热的不同，轴的热膨胀可能超过壳体膨胀；有可能导致透平机的旋转部件和静止部件（如机壳、喷嘴、台座等）的相互接触，导致机器的破坏。因此胀差的测量是非常重要的。 对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。旋转测量通常有以下几种传感器可选：电涡流转速传感器、无源磁电转速传感器、有源磁电转速传感器等。具有需要选择那类传感器，则要根据转速测量的要求转速等，转速发生装置有以下几种：用标准的渐开的线齿数（M1～M5）作转速发生信号，在转轴上开一键槽、在转轴在转轴上开孔眼、在轴转上凸键等转速发生信号装置。

无源磁电式传感器是针对测齿轮而设计的发电型传感器（无源），不适合测零转速和较低转速，因低频时，幅值信号小，抗干扰能力差，它不需要供电。

有源磁电式传感器采用了电源供电，输出波形为矩形波，具有负载驱动能力，适合测量 0.03HZ以上转速信号。

而电涡流传感器测量转速的优越性是其它任何传感器测量没法比的，它既能响应零转速，也能响应高转速。对于被测体转轴的转速发生装置要求也很低，被测体齿轮数可以很小，被测体也可以是一个很小的孔眼，一个凸键，一个小的凹键。电涡流传感器测转速，通常选用φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm的探头。转速测量频响为0～10KHZ。电涡流传感器测转速，传感器输出的信号幅值较高（在低速和高速整个范围内）抗干扰能力强。作转速测量的电涡流传感器有一体化和分体两种。一体化电涡流转速传感器取消前置器放大器、安装方便、适用于工作温度在–20℃～100℃的环境下,带前置器放大器的电涡流传感器适合在–50℃～250℃的工作环境中。 对使用滚动轴承的机器预测性维修很重要。探头安装在轴承外壳中，以便观察轴承外环。由于滚动元件在轴承旋转时，滚动元件与轴承有缺陷的地方相碰撞时，外环会产生微小变形。监测系统可以监测到这种变形信号，当信号变形时意味着发生了故障，如滚动元件的裂纹缺陷或者轴承环的缺陷等，还可以测量轴承内环运行状态，经过运算可以测量轴承打滑度。

电涡流传感器及其监测系统在汽轮机上的典型应用：

歼20战机为什么要改一设计

歼20量产型翼根前面的边条由验证机的尖拱边条改为了直边条，自然是有其道理的。高深的空气动力学知识我没学过，仅从表像上分析一下，希望能对大家有所帮助。

直接进入正题。局部迅速减压产生的凝结水雾可以显示涡流的走势。俯视照片可以看出验证机的翼根边条涡沿轴向向后延伸，受垂尾流场影响后拐弯向外破裂。而量产型修改成直边条后涡流走向变成了斜向外行，涡体轴心远远的避开了垂尾，完全延伸至襟副翼之后。所以我推测这个涡流走势的变化正是边条修改的主要目的。

如果你明白了，下面内容基本就可以不看了。如果想看看美国人走的弯路，更深入的了解这个变化的意义，请接着往下看。

涡流的充分利用是世界航空进入3代机时代的一个重要标志。充分利用涡流可以提高升力，增强舵效，改善飞机的大迎角性能，甚至也可以减小阻力，增加航程。但是看似“万能”的涡流其实也是一把双刃剑。用得好了，可以令飞行性能突飞猛进，用不好却可能导致机毁人亡。涡流是有利还是有害不是由强弱决定的，而是它出现在哪里。

说到这里有请我们的坏典型出场，欢迎F/A-18大黄蜂。

大黄蜂作为以边条涡为气动设计的核心而开发的第3代战斗机的杰出代表，第一次有了如此巨大的前缘边条，有了可以在大迎角时避开机身遮蔽有效利用边条涡流的外倾双垂尾。两种适合大迎角控制的结构结合在一起，而这两部分产生的气动力，给F/A-18带来大迎角时稳定升力和控制力矩。得到的，本该是梦幻般的大迎角性能……但是，却造就了长期困扰大黄蜂的弊病，为什么会变成这样呢?

NASA经过研究发现原来是大黄蜂边条翼产生的强烈涡流在垂尾前部破裂，对垂尾产生了强烈的冲击，造成机体震颤和结构破损。如果不加以控制有可能造成垂尾断裂，严重危害飞行安全。

为了解决这个问题，美国人首先想到了给垂尾补强……是不是错拿了俄毛的剧本了?

发现加强垂危只是治标不治本之后又在边条上表面加装了树立的扰流板，这样就能是边条涡提前破裂……，算是部分放弃了边条涡的增升效果的凑合手段吧。这种堵路式的修改即增加了重量，又降低了涡升力和尾翼舵效，但是至少飞起来不那么危险了。

红圈内为添加的扰流板红圈内为添加的扰流板

这一对边条涡与双垂尾的矛盾直到F/A-18E/F超级大黄蜂才算是彻底解决。超级大黄蜂加宽的尖拱边条在产生强劲涡流的同时，将涡流的轴线向外移动，避开了直击垂尾。既提供了全舷长甚至覆盖平尾上表面的涡流，也擦过垂尾外壁，增强了舵效。

通过枭龙的研发改进，成飞对于尖拱边条的使用自然是得心应手。然而枭龙使用的是单垂尾，完全避开的涡流的不利影响。而采用了双垂尾鸭式布局歼20自然就隐藏了新的气动难题。

此前我们知道了歼20通过多涡系耦合，将涡升力提升到了令人发指的程度。然而全动式垂尾因为其应力更为集中，所以对涡流的冲击也更为敏感。通过照片我们很容易看出歼20验证机的边条涡冲击垂尾的情况与早期的F/A-18情况很相似;所以有理由认为歼20验证机也有同样甚至更严重的困扰

美国顶尖专家安德鲁·埃里克森博士曾在了解了歼20验证机后称赞其设计师为真正的天才。在歼20改进定型过程中，天才们再次展现出他们的能力。通过看似简单的修形就有效解决了这一气动矛盾，既不破坏隐身，又增大了容积，甚至可能都没有增重。

歼20量产型机翼上表面涡流的的效果其实和F-22的很相似，也是斜向流过垂尾外侧。

另外，对于进气口上边缘由水平改为下垂，有人认为只是为了增强隐身效果。其实改动不只是外段下垂，也进行了更深入的修形，取消了验证机上进气口两侧向外突出的涡流发生器结构。很可能是为了减弱进气口边条涡流强度。毕竟这几组涡流是耦合的，不能独立设计其中某一两组涡流的状态。

除了气动要求之外，边条还同时还提供了内部空间。从验证机开始就在边条下面突出的纺锤状鼓包其实就是给主机轮提供空间。歼7表示：嗯，这孩子是我亲生的。然而到了量产型，边条以及下方的鼓包上覆盖的透波材料显示其容纳了某电子设备。

图为歼20战机采用的伸缩式加油管

国战略之页网站报道称，从已经公开的照片可以知道，中国歼20战机已经设计了空中加油装置，不过，此前中国空军歼-10等四代机采用的固定受油管，歼20却采用伸缩式加油管，相比之前几架歼20原型机，量产型歼20战机的伸缩式加油管的外形已经明显发生了变化，更加符合隐身设计。因此，有韩国媒体评论称，中国歼20战机的发展速度，其他国家绝对是不可能赶超的。

根据公开数据显示，歼-20机内燃油为10吨，最大航程至少是4000公里，这数据代表飞机只用机内燃油情况下的飞行里程。但4000公里的航程并不能满足歼-20奔袭第二岛链的作战需求。现代战机通常需要进行若干次空中加油来进行远程奔袭，比如：最近，美国空军就通过多次空中加油将F-35B从本土基地部署到日本，以及用B-2从本土起飞，对利比亚境内目标进行打击。

图为歼20战机的空中加油装置

网络上曝光的歼-20照片显示，其采用可伸缩受油探管。这种探管要比此前歼-10安装的固定式受油管好，由于是可伸缩式，在非受油状态时，受油探管可缩进歼-20机体内，从而不至于影响飞机的隐身性和气动飞行性能。另外，此前还有消息称，中国军工单位在为歼-20研制一种与硬式加油探杆匹配的机背受油口。据称，此举将极大地升级歼-20的远程奔袭能力。

目前，世界上空中加油方式基本分为硬式和软式两种空中加油方式。打个形象的彼方，硬式加油方式有点类似于现有的加油站给汽车加油的方式，即加油枪伸进汽车油箱口；而软式加油方式更像是将加油枪装在汽车上，而空中加油机则通过一根软管将燃油送给受油机。硬式加油方式的最大优点是输油效率高。

歼20的每一个细节都饱含智慧，经验与技术

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