旋涡自吸泵流动噪声数值模拟及降噪研究

发布时间：2017-06-01 02:19

  本文关键词：旋涡自吸泵流动噪声数值模拟及降噪研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋涡自吸泵是一种小流量、高扬程和比转速很小的泵,广泛应用于工农业、医药和航空航天等领域。旋涡自吸泵由叶轮、泵体、泵盖等其他的部件和电机组成。其中,对旋涡自吸泵外特性和流动噪声影响比较大是叶轮和泵体两部分。本文选取浙江某企业的某款旋涡自吸泵做为研究对象,以降低流动噪声为目的,采用不等节距叶片分布的方法对旋涡自吸泵叶轮进行优化,主要研究内容如下:1.用CFX对旋涡自吸泵进行定常和非定常数值流场计算。根据流场计算结果分析,可知当叶轮转过隔舌时,会使叶轮和间隙内的涡量发生很大的变化。隔舌间隙处速度和压力脉动幅值都比较大,集中于叶频及倍频处,压力脉动幅值最大的位置是在靠近流道出口的隔舌间隙处。2.根据非定常计算结果,采用ACTRAN声学软件对旋涡自吸泵进行声场计算。根据声学计算结果,采用汉宁窗函数和选取滤波函数为0.10m使计算结果更准确。旋涡自吸泵体声源主要分布于流道和隔舌间隙处,面声源主要分布于隔舌间隙处。泵体进出口监测点声压峰值出现在叶频及倍频处,其中二倍叶频处的声压最大。声波在旋涡自吸泵泵体进出管道内平面波形式向前传播。3.参考风机中不等节距叶片分布规律,设计五种不同叶片分布的叶轮。对五种不同叶片分布的叶轮的旋涡自吸泵进行流场和声场数值计算。数值计算结果表明:叶片不均度A在2°到6°之间,不等节距叶片对旋涡自吸泵的扬程和效率影响不大,叶片不均匀度在4°到5°之间,使隔舌间隙处的压力脉动幅值下降很多,脉动幅值不再集中于叶频及倍频处。叶片不均匀度A为4°时,降噪效果最好;在额定流量下,噪声下降6dB,小流量0.4Qd时,噪声下降4d B。4.用3D打印的方法做出A=4°不等距叶轮样品,进行外特性和噪声试验验证,试验结果表明:A=4°不等节距叶片分布对旋涡自吸泵流量扬程影响较小,在额定流量下,噪声下降4dB,小流量下,噪声下降2d B。本文采用CFX和ACTRAN相结合的方法对旋涡自吸泵进行数值模拟,分析了旋涡自吸泵内部流场、隔舌附近和水平流道截面位置的速度脉动特性、流道壁面和隔舌间隙处压力脉动特性、声源分布、声压频谱特性和声传播特性。本文采用不等节距叶片分布的方法,研究不同不等节距叶片对流动噪声的影响,为以后进一步降噪研究提供参考。
【关键词】：旋涡自吸泵 不等节距叶片 流动噪声 降噪 数值模拟
【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】：TH317
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 旋涡泵的研究现状12-13
• 1.3 离心泵和风机流动噪声研究现状13-16
• 1.3.1 离心泵流动噪声的研究现状13-15
• 1.3.2 风机气动噪声研究现状15-16
• 1.4 研究内容16-17
• 第二章 旋涡自吸泵流动噪声的理论基础17-28
• 2.1 计算气动声学的方法和发展17-18
• 2.2 计算声学基本方程简介18-21
• 2.2.1 Lighthill声类比方程18-21
• 2.2.2 涡声方程21
• 2.3 ACTRAN计算流动噪声算法21-25
• 2.3.1 高马赫数，Mohring声类比方法21-22
• 2.3.2 低马赫数，Lighthill声类比方法22-25
• 2.4 湍流模拟方法25-26
• 2.4.1 直接数值模拟DNS26
• 2.4.2 大涡模拟26
• 2.4.3 雷诺平均法26
• 本章小结26-28
• 第三章 旋涡自吸泵内部流场定常和非定常计算结果分析28-48
• 3.1 旋涡自吸泵基本参数和流场分析类型简介28-29
• 3.2 旋涡自吸泵三维建模及网格划分29-30
• 3.2.1 几何模型29
• 3.2.2 网格划分29-30
• 3.3 定常结果分析30-37
• 3.3.1 定常计算设置和计算结果与试验对比30-31
• 3.3.2 静压云图分析31-33
• 3.3.3 速度云图分析33-35
• 3.3.4 湍动能云图分析35
• 3.3.5 不同截面涡量分布云图35-37
• 3.4 旋涡自吸泵三维非定常结果分析37-47
• 3.4.1 隔舌间隙和流道截面速度脉动37-40
• 3.4.2 压力脉动分析40-47
• 本章小结47-48
• 第四章 旋涡自吸泵的流动噪声数值计算48-60
• 4.1 声学计算的模型及网格说明48
• 4.2 声学计算的边界条件48-51
• 4.3 声学计算结果分析51-59
• 4.3.1 声源云图分析51-55
• 4.3.2 监测点处的声压55-57
• 4.3.3 声压云图分析57-59
• 本章小结59-60
• 第五章 不等节距叶片对旋涡自吸泵性能及流动噪声的影响60-71
• 5.1 选取不等节距叶片分布的原因和不等节距叶片分布的降噪原理60-62
• 5.2 不等节距叶片分布对旋涡自吸泵外特性的影响62-64
• 5.2.1 对扬程的影响62-63
• 5.2.2 不等节距叶片分布对效率的影响63-64
• 5.3 叶片分布方式对压力脉动的影响64-65
• 5.4 不等节距叶片对监测点声压频谱特性的影响65-68
• 5.5 试验验证68-70
• 5.5.1 外特性分析69-70
• 5.5.2 降噪效果验证70
• 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 研究总结71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

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