管道泵及其出口直管流动噪声的数值模拟研究

发布时间：2017-12-02 17:05

  本文关键词：管道泵及其出口直管流动噪声的数值模拟研究

  更多相关文章： 管道泵 流动噪声 数值模拟 模态分析 声固耦合

【摘要】：管道泵具有结构简单,占地面积小,安装维修方便等特点,在船舶运输、城乡给排水以及石油化工等方面得到了广泛的应用。本文以浙江某企业LPP100-390型立式管道泵为研究对象,基于计算流体力学、Lighthill声比拟理论和模态分析等理论,对管道泵的内部流动和出口直管的声-固耦合进行求解和分析。本文的主要研究内容有:1.采用数值模拟软件ANSYS-CFD对管道泵不同流量的内部流场进行数值计算,分析了泵内部压力场分布和涡量分布。同时,将外特性模拟结果与试验值进行对比,结果显示两者基本吻合,从而证明了数值模拟方法的准确性与可靠性。2.在定常数值模拟计算的基础上,对管道泵进行非定常数值模拟计算,分析泵内部监测点的压力脉动情况,并利用声学软件LMS Virtual.Lab中的Acoustic模块对蜗壳内声场的分布情况进行研究。结果表明:压力脉动峰值主要集中在叶频及其倍频处;由于叶轮与蜗壳隔舌动静干涉作用,隔舌附近处的压力脉动现象最为明显;从叶轮进口至出口位置,声压贡献逐渐变大;蜗壳出口和隔舌附近的声压级较高,声压级随着频率的增加而降低,在叶频时声压级达到最大值。3.利用数值模拟软件Workbench对管道泵出口直管进行模态分析,同时分析了其模态振型和固有频率,结果表明:出口直管的低阶固有频率与流体的压力脉动频率接近,容易发生共振,需要加以防范。4.对管道泵出口直管内液柱声模态的固有频率进行理论计算,并绘制出相应的声模态示意图。再利用声学软件LMS Virtual.Lab对液柱进行数值模拟计算。结果显示:声学模态的理论计算频率和模拟频率近似相等,声模态分布图也保持一致,表明数值模拟结果的准确性;声学模态的固有频率和流体压力脉动的频率不在发生共振的范围内,故可以不考虑声学共鸣的情况。5.在结构模态和声学模态的基础上,利用LMS Virtual.Lab软件对出口直管和液柱进行声-固耦合分析,并对比分析耦合作用对结构模态和声学模态的影响。同时基于声波导管理论,计算管道内声波的传播情况。结果表明:声-固耦合作用对结构模态和声学模态分布趋势的影响不大;声-固耦合作用对模态的固有频率和振幅都产生了影响;不同激励频率下声学响应的声压级云图可以由相应的多个声学模态进行拟合。本文通过CFX、Workbench和LMS Virtual.Lab对管道泵和出口直管进行数值模拟,分析了管道泵的内部流场和蜗壳流道内压力脉动特性以及出口直管的结构模态、声学模态、耦合模态和声传播特性。为以后管道泵或出口直管的振动噪声分析提供了参考。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH38

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本文编号：1245618