第十四届科研立项.doc

编号： 江苏大学学生科研项目申请书课题名称：三维激光熔覆快速成型同步送粉器研究 申 请 者： 严鹏程孙潇陈杰 所在学院： 京江学院 年级专业： 材料成型13级 指导老师： 陈修祥 申请日期： 2015.04 项目类别（在相应的类别上打） A、自然科学类论文 B、发明制作类C、社会科学类论文江苏大学团委制2015年4月说 明l.申报者应在认真阅读说明各项内容后按要求详细填写。2.表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。3.编号由学生科研立项管理委员会(校团委)统一填写。 4.申请书采用A3纸双面打印中缝装订，1份，（活页部分单独装订），由所在单位审查签署意见、加盖公章后在规定时间内统一报送校团委，团委不接受个人申报。 5.在以前批次大学生科研课题立项中立项，但没有结题的同学，不得申报此次大学生科研课题。6.第十四批申报的重点项目不适用本申报书。7.有关其他事宜请向校团委咨询。8.联系人：杜明拴（88780040）。申请者基本情况姓 名夏水晶性 别男出生年月1990.11政治面貌团员所在学院流体中心专业年级流体机械13级学 历 硕士联系电箱申请者曾承担科研项目及完成情况课 题 名 称批准时间完成情况申请者本人近几年以来的主要研究成果（注明刊物的年、期或出版社、出版日期）合作者情况姓 名性别年龄学 历学 院专 业 班 级周邦伦男23硕士流体中心流体中心12级朱钰文女23硕士流体中心流体中心12级指导教师意 见 签字： 年 月 日申请者所在学院分管科研的领导对该项目的基本评价. 签章： 年 月 日学院意见 盖章： 年 月 日编号： 江苏大学学生科研项目申请书（活 页）课题名称：轴流通风机降噪关键技术研究申请年度： 2014年 江苏大学团委制2014年2月说 明l.申报者应在认真阅读说明各项内容后按要求详细填写。2.表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。3.编号由学生科研立项管理委员会(校团委)统一填写。 4.申请书（活页）采用A3纸双面打印中缝装订，3份，与申请书分开装订，在规定时间内统一报送校团委，团委不接受个人申报。 5.在活页中，一律不得出现申报者和指导教师的信息，否则取消申报资格。6.第十三批申报的重点项目不适用本申报书（活页）。7.有关其他事宜请向校团委咨询。8.联系人：杜明拴（88780040）。 研究课题名 称轴流通风机降噪关键技术研究所属类别（ A ）、A、自然科学类论文B、发明制作C、社会科学类论文起止时间2014年5月至2014年4月成果形式论文申请经费总 额1500其它经费来源自筹一、项目的基本内容，项目研究的目的，国内外研究现状、水平和发展趋势，本研究达到的科学技术水平和预期社会经济效益1.项目基本内容 激光熔覆技术在工业应用和科学研究中具有重要的应用前景，送粉器的设计和开发是激光熔覆设备的关键技术之一。随着激光熔覆技术的快速发展，以及对熔覆层的加工精度和质量要求的提高，国内外相继研发了基于不同原理的送粉器。本作品将研究同步送粉法，对送粉器的粉末单位时间输送率和粉末的输送速度进行研究，从而提高熔覆层的质量和加工零件尺寸精度。2.项目研究的目的、基本思路激光熔覆技术作为拓宽和延伸传统材料应用领域和开发、制备新材料的手段之一，具有广阔的应用前景，它不仅是材料科学和凝聚态物理十分感兴趣的研究对象，而且更是国内外相关学科研究的热点和前沿。但由于其开发、研究的时间短，试验条件差，理论研究相对滞后，熔覆设备一次性投资大等问题，制约了熔覆技术的发展。迫切需要理论体系和相关理论的解决。因此，对送粉器进行优化设计，从而为激光参数的选择和送粉控制系统的设计提供理论基础势在必行。本研究的基本思路如下：针对叶轮主要几何参数和各截面翼型的主要参数，采用遗传算法建立以降低噪声为目标的优化函数，进行多个方案设计，利用数值模拟方法得到每个方案在设计工况下尾迹数据。采用Fukano模型建立尾迹数据与设计变量之间的函数关系，运用多目标遗传算法进行寻优，得到最优的叶轮和各截面几何参数。采用前弯前掠技术对叶型进行优化。对叶片列之间的距离进行调整优化。1、对轮毅比、径向间隙、叶片直径等影响风机噪声的几何参数进行选取2、用遗传算法建立以降噪为目标的优化函数，进行多个方案设计3、运用CFD得到各方案的风机性能4、用Fukano模型建立尾迹数据与设计变量之间的函数关系，运用多目标遗传算法对近拟函数寻优，得到最优的叶轮和各截面几何参数5、用弯掠技术进行叶型优化6、寻找最优的叶片列之间的距离7、CFD和试验验证优化结果3.国内外研究现状、水平和发展趋势在传统的降噪方法中，最常用的是安装消声、隔音装置以达到降低噪声的目的。但是这种办法并没有从根本上解决风机噪声的问题。近几年随着科学水平的提升，以及人们对于优良工作环境等的需求。针对风机的降噪技术的研究，渐渐转移到设计和优化翼型的办法中。同时调整叶片列之间的距离等从根本上降低风机噪声。在我国，通风机生产厂商普遍存在只重销售不重研发的不合理现象,加之对风机的研发投入不足,导致风机的设计水平相对落后,噪声问题颇为突出。国内部分学者采用复合算法和遗传算法对轴流通风机进行降噪处理，通风机的噪声问题得到一定的改善，但是与国外相比，仍有一定的差距。国外越来越多学者针对叶片翼型进行设计和优化，并且取得了不错的进展。4.本研究达到的科学技术水平和预期社会经济效益本研究创新地提出了一种结合遗传算法和CFD的轴流通风机降噪方法，并运用此方法设计一台中型轴流通风机，该风机的噪声等级与国内同类产品相比有明显的降低。该设计方法将弥补国内轴流通风机降噪水平不足，推进我国通风机的发展，提升我国通风机产品的国际竞争力。运用此方法设计的轴流通风机的降噪将得到一定程度提高，这将降低通风机的能耗，达到节能减排的目的。二、项目的研究思路和方法，技术路线、实验方案及可行性分析（包括过去的研究工作基础、现有条件）1.项目的研究思路和方法针对叶轮主要几何参数和各截面翼型的主要参数，采用遗传算法建立以降低噪声为目标的优化函数，进行多个方案设计，利用数值模拟方法得到每个方案在设计工况下尾迹数据。采用Fukano模型建立尾迹数据与设计变量之间的函数关系，运用多目标遗传算法进行寻优，得到最优的叶轮和各截面几何参数。采用前弯前掠技术对叶型进行优化。对叶片列之间的距离进行调整优化。对通风机内部流动进行三维数值模拟，预测其噪声等级。加工样机，通过实验验证本设计方法的可靠性。2.技术路线、实验方案技术路线图3.可行性分析（1）遗传算法被国内外学者成功运用于离心泵等的设计中，本研究借鉴其经验，将该方法应用于轴流通风机设计。（2）经过多年的发展，CFD技术被广泛应用于各种泵内部流场的求解计算，其计算结果与实验结果吻合较好，其可信度较高。（3）项目申请人所在的流体机械及工程学科系国家级重点学科，拥有较好的实验条件和测试设备；项目组成员长期从事各类水泵的研究与开发，团队合作紧密，分工合理。 （4）项目申请人所在团队与中国最大的船用空调制造商兆胜空调集团建立良好的合作关系，实验将在该公司的标准实验台上进行。三、作品的实际应用价值和现实意义（A、C类），作品的使用范围及推广前景及市场分析和经济效益预算（B类）本作品适用于所有轴流通风机，对轴流通风机的噪声进行了较为深入的研究。提出的解决办法能够对轴流通风机的噪声达到了显著的降低。既可以作为他人研究通风机噪声的参考，同时也可以应用到实际制造中达到一定的经济效益。本作品技术含量高，有较高的附加值。在达到一定的学术和经济效益的同时，改善人们的工作、生活环境，同时达到节能减排的目的。四、年度研究计划及预期进展最终预期研究成果，有助于理解、评审的现有技术和参考文献检索目录年度研究计划2014.052014.06 收集有关资料3014.073015.01 进行优化设计及CFD验证2015.012015.04 进行试验验证最终预期研究成果 发表论文一篇参考文献检索目录1 C. Lee. A Prediction Model for the Vortex Shedding Noese From the Wake of an Airfoil or Axial FlowFan Blades. Journal of Sound and VibrationJ, 1993,164(2):327-3362 赵宁，唐德科等轴流风机叶轮振动模态实验研究流体机械J1999，27(6), 3-63 张惠忠，张德强超低噪声轴流通风机的研制风机技术J1998,44 吴秉礼轴流通风机气动噪声预测与治理流体机械J1998, 26(4), 31-355 陈燎原旋转环对风机噪声特性及气动性能影响的试验研究 流体机械J2001. 29(5), 5 -76 刘秋洪，祁大同等风机降噪研究的现状与分析流体机械J2001.29(2),29-327 N. Chen, H. W. Zhang, H. Du, Y. J. Xu and W. G. Huang, Effect of Maximum Camber Location on Aerodynamics Performance of a Transonic Compressor Blade C. ASME Turbo Expo 200