技术干货| 基于GT-SUITE往复式压缩机进气脉动噪声特性仿真

往复式压缩机性能要求：

图1  往复压缩机结构及工作原理

噪声传递过程：

噪声传递过程如图2所示：压力波动是噪声产生的主要原因，图2中左图是使用GT-SUITE搭建的1D模型和其他软件搭建3D模型计算的压力波动对比，该图说明1D计算结果精度符合要求。

图2  噪声传递过程

噪声传递路径包括：1）沿管路传递到进气口的脉动噪声；2）经壳体的辐射噪声。

噪声测量：

在进气阀处进行噪声测试，以验证仿真模型准确性。针对不同排量和冷媒，分别测量进气阀处的声压级

1）排量分别为15cc和21cc;

2）冷媒分别是R134a和R290；

图3  测试声压级对比

图3左图是相同冷媒R134a下，不同排量对应声压级，右图是冷媒R290下，不同排量对应的声压级。

消声器模型建立：

沿管路脉动噪声的传递是往复式压缩机噪声传递主要路径，用户可以搭建消声器，以降低脉动噪声，在GEM3D中搭建消声器模型，如图4所示

图4.  消声器GEM3D模型

压缩机GT模型：

在GT-SUITE软件中，搭建完整的压缩机仿真模型。

图5  压缩机GT-SUITE模型

仿真结果: 

仿真结果与试验结果对比如图6所示，红线为仿真结果，蓝线是试验结果，不同排量不同冷媒下仿真声压级曲线均与试验结果吻合良好，验证了仿真模型准确性，进而可以在仿真模型基础上进行噪声优化。

图6  计算SPL与试验SPL对比

模型优化: 

从以下三个角度考虑对进气口噪声进行优化：

• 延长增压管长度；

• 降低阀体刚度；

• 增加阀塞

1、延长增压管长度: 

红线是原状态的SPL曲线，蓝线是延长增压管长度后的SPL曲线，由对比可知，延长增压管长度会降低进气噪声声压级，冷媒是R134a时更明显。

图7  延长增压管长度SPL对比

2、降低阀体刚度: 

红线是原状态的SPL曲线，粉线是降低阀体刚度后的SPL曲线，由对比可知，冷媒是R134a时，15cc排量和21cc排量声压级都增加(左图)，冷媒是R290时，声压级都减小(右图)。

图8  降低阀体刚度SPL对比

3、增加阀塞: 

红线是原状态的SPL曲线，绿线是增加阀塞后的SPL曲线，由对比可知，声压级均有所降低。

结论：

   使用GT-SUITE软件，可以建立往复式压缩机模型，并计算进气口处的声压级，且计算精度满足要求。研究了影响声学特性的结构参数(增压管长度、阀体刚度、阀塞)，为噪声优化提供了思路

参考文献:

 Acoustic Characterization of the Suction Pulsation of a Reciprocating Compressor using GT-SUITE

SECOP | GT-SUITE  10.13.2020

文章来源:艾迪捷