多级离心泵水动力噪声研究

发布时间：2017-03-19 09:04

  本文关键词：多级离心泵水动力噪声研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：泵作为重要的流体机械,在工农业生产及国民经济的各领域中应用广泛。本文所研究的多级离心泵主要用于城市建筑供水和居民生活用水,不仅要达到优良的水力性能,而且对降噪抑噪也提出了较高的要求。针对多级离心泵水动力噪声问题,本文以四级多级离心泵为研究对象,进行流场计算、模态计算以及内外声场计算,分析了内部流动、压力脉动、模态以及内外声场特性。本文的主要研究内容及取得的成果如下:(1)归纳整理国内外泵噪声的研究现状,确定多级离心泵水动力噪声的研究内容。基于计算流体力学与计算声学,分析研究多级离心泵的水动力噪声。(2)对多级离心泵进行全流场定常计算,外特性试验结果与数值计算结果相吻合,从而证实了数值模拟的正确性和可靠性。分析了多级离心泵内部压力场、湍动能的分布,结果表明首级扬程要高于其它级,叶轮与导叶间的动静干涉区是影响水力性能的重要区域。(3)在定常计算的基础上,对多级离心泵进行非定常计算并分析其压力脉动特性。叶轮流道内的主频是导叶叶频,与导叶叶片数有关,靠近叶轮出口压力脉动幅值大。导叶流道内的主频是叶轮叶频,与叶轮叶片数有关。正导叶流道内的压力脉动幅值要远高于反导叶流道,且靠近正导叶进口幅值最大。在叶轮叶频与导叶叶频最小公倍数的频率点,压力脉动幅值得到加强。(4)采用有限元法,对多级离心泵叶轮及壳体进行模态计算分析,得到固有频率及对应的各阶振型。(5)采用直接边界元法,以叶轮叶片和导叶表面压力脉动力为声源,对多级离心泵进行内声场计算,比较分析不同流量特征频率的声压级分布。设置泵体进出口场点,进行频率响应分析,主频是叶轮叶频或三倍叶轮叶频,两倍叶轮叶频也有较高的峰值。三倍叶轮叶频也是两倍导叶叶频,声压级有一定加强。(6)采用间接边界元法,基于声振耦合对多级离心泵进行外辐射声场计算。在多级离心泵壳体外部设置指向性场点、球面场点以及两个平面场点,对比分析不同流量特征频率的指向性分布和声压级分布。对比分析频率响应曲线,主频是叶轮叶频,次主频是两倍叶轮叶频或三倍叶轮叶频。(7)通过数值模拟分析,找出影响多级离心泵水动力噪声的影响因素,提出改变叶轮结构的方案。通过试验对比,研究了叶轮参数对多级离心泵性能及噪声的影响。在满足水力性能要求的情况下,适当地减小叶轮出口直径或减小叶片直径可以达到降噪的效果,从而为以后降低噪声的优化设计提供了参考。
【关键词】：多级离心泵 数值模拟 压力脉动 水动力噪声 水泵声场
【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】：TH311
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 1.3.1 研究对象15
• 1.3.2 主要研究内容15-16
• 第二章 多级离心泵的水动力噪声理论及求解16-20
• 2.1 水动力噪声声源16-17
• 2.1.1 单极子声源16
• 2.1.2 偶极子声源16
• 2.1.3 四极子声源16-17
• 2.2 水动力噪声基本方程17-18
• 2.2.1 Lighthill方程17
• 2.2.2 FW-H方程17-18
• 2.3 水动力噪声的求解方法18-19
• 2.3.1 声学有限元法18
• 2.3.2 声学边界元法18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 多级离心泵的内部流场分析20-35
• 3.1 多级离心泵的计算模型及计算域20-22
• 3.1.1 计算模型20-22
• 3.1.2 计算域22
• 3.2 网格划分及无关性分析22-25
• 3.3 定常数值模拟设置25
• 3.3.1 边界条件25
• 3.3.2 控制方程及控制参数25
• 3.4 外特性试验25-26
• 3.5 外特性对比及分析26-29
• 3.5.1 外特性对比26-27
• 3.5.2 不同级的外特性对比27-29
• 3.6 内部流场分析29-34
• 3.6.1 泵体中截面静压分布29-30
• 3.6.2 泵体中截面湍动能分布30-32
• 3.6.3 叶轮中截面静压分布32-33
• 3.6.4 叶轮中截面湍动能分布33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第四章 多级离心泵的压力脉动及模态分析35-51
• 4.1 多级离心泵的压力脉动分析35-44
• 4.1.1 非定常数值模拟设置35-36
• 4.1.2 压力脉动监测点的布置36-37
• 4.1.3 叶轮内压力脉动分析37-40
• 4.1.4 导叶内压力脉动分析40-44
• 4.2 多级离心泵的模态分析44-49
• 4.2.1 实体建模44-45
• 4.2.2 叶轮模态分析45-47
• 4.2.3 多级离心泵壳体模态分析47-49
• 4.3 本章小结49-51
• 第五章 多级离心泵内声场计算及分析51-63
• 5.1 叶片偶极子声源内声场计算及分析51-55
• 5.1.1 叶片偶极子声源内声场计算51-52
• 5.1.2 泵设计点叶片偶极子声源内声场分析52-54
• 5.1.3 不同流量叶片偶极子声源内声场分析54-55
• 5.2 导叶偶极子声源内声场计算及分析55-61
• 5.2.1 导叶偶极子声源内声场计算55-57
• 5.2.2 泵设计点导叶偶极子声源内声场分析57-58
• 5.2.3 不同流量导叶偶极子声源内声场分析58-60
• 5.2.4 多级离心泵内声场频率响应分析60-61
• 5.3 本章小结61-63
• 第六章 多级离心泵外辐射声场计算及分析63-83
• 6.1 外辐射声场计算63-64
• 6.1.1 外辐射声场计算流程63
• 6.1.2 场点网格设置63-64
• 6.2 声场指向性分布分析64-66
• 6.3 球面场点声压级分布66-70
• 6.4 平面场点声压级分布70-74
• 6.5 外辐射声场频率响应分析74-77
• 6.6 叶轮参数对多级离心泵性能及噪声影响的试验研究77-81
• 6.6.1 多级离心泵性能及噪声试验仪器78
• 6.6.2 多级离心泵试验方案78-80
• 6.6.3 试验结果及分析80-81
• 6.7 本章小结81-83
• 第七章 总结与展望83-85
• 7.1 研究总结83-84
• 7.2 工作展望84-85
• 参考文献85-90
• 致谢90-91
• 攻读硕士期间发表的学术论文与参加的科研工作91-92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 梁跃;王旭;郭晋伟;;冲压焊接多级离心泵的设计特点及选型应用[J];机电产品开发与创新;2007年06期

2 华宏;;创新节能的无泄漏节能立式多级离心泵[J];住宅产业;2008年12期

3 杜刚;王雅萌;;多级离心泵常见故障分析与维修[J];石油化工设备;2009年S1期

4 郑德明;张世英;;检修多级离心泵的注意事项[J];化学工程与装备;2010年01期

5 黄程;;大型多级离心泵的维修与安装[J];化学工程与装备;2011年02期

6 刘福玉;刘福磊;孙广军;张凤霞;;探讨多级离心泵常见故障检测与维修[J];才智;2012年20期

7 陈鹏;李俊卿;;立式多级离心泵安装方式的探讨及事故分析[J];内蒙古石油化工;2013年03期

8 陈鹏;李俊卿;;立式多级离心泵安装方式的探讨及事故分析[J];内蒙古石油化工;2013年05期

9 鄂辉;;多级离心泵常见故障与维修探讨[J];中国石油和化工标准与质量;2013年11期

10 刘加元;;多级离心泵故障分析与处理办法研究[J];化工管理;2013年14期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 沈江;徐晓初;王晓芳;;基于DS系列卧式多级离心泵的介绍及应用[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年

2 沈江;徐晓初;王晓芳;;基于DS系列卧式多级离心泵的介绍及应用[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年

3 姚春玲;王春华;刘锟;丁丽娟;;冲压焊接离心泵的特点和发展现状[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

4 易玲;李志鹏;陈艳慧;徐达;;基于fluent分析叶片数对自平衡多级离心泵首级叶轮性能的影响[A];第十九次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 李豫黔;国内首个多级离心泵状态监测实验场建成[N];中国工业报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 田亚斌;高速多级离心泵转子动力特性研究[D];兰州理工大学;2012年

2 平仕良;大功率高压多级离心泵转子动力学分析及其特性研究[D];浙江大学;2012年

3 周卫东;离心式井底增压系统设计与数值模拟研究[D];中国石油大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 桑迪科;冲压式多级离心泵内流场数值模拟及水力性能研究[D];华南理工大学;2010年

2 魏许照;MD450-60型多级离心泵参数化建模及平衡装置的改进研究[D];辽宁工业大学;2016年

3 钟家鼎;重型多级离心泵穿杠螺母拧紧装置的设计[D];辽宁工业大学;2016年

4 王正位;基于GPRS的多级离心泵远程技术支持系统设计[D];辽宁工业大学;2016年

5 饶昆;基于流固耦合的多级离心泵非定常流动特性及诱导振动分析[D];浙江理工大学;2016年

6 王伟;多级离心泵水动力噪声研究[D];江苏大学;2016年

7 李瑞光;大流量冲压焊接多级离心泵设计方法与内流机理研究[D];山东理工大学;2011年

8 戴菡葳;转子时序对多级离心泵性能影响的数值模拟与试验研究[D];江苏大学;2015年

9 丁晓霞;多级离心泵的性能预测及结构优化[D];华东理工大学;2013年

10 赵志先;多级离心泵动力学分析与故障诊断研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

  本文关键词：多级离心泵水动力噪声研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：255809