低噪声船用磁力泵的开发与研究

发布时间：2020-11-13 09:05

　　 在海上航行的各类舰艇船舶中,均需使用船用泵来泵送船内各种流体。随着我国国防建设的迫切需要,船用泵的减振降噪问题受到越来越多的重视。船用泵在未发生汽蚀的情况下,其噪声主要来源于以下三个方面,第一,叶轮扫掠蜗壳隔舌时因压力脉动产生的喘振现象进而引发的流激噪声。第二,船用泵各零件因所受力不均产生的机械振动问题。第三,传统电机的风冷风扇与空气摩擦,由风压造成的噪声。我校与江苏振华泵业制造有限公司进行了校企合作,针对船用泵噪声源,在船用泵结构上进行了创新设计,研制低噪声船用磁力泵样机。本课题依托江苏大学《低噪声船用磁力泵设计开发》项目(项目号:20160067),在总结现有国内外研究成果的基础上,改进了现有水力设计,采用磁力传动方式,并将配套电机设计为水冷结构,完成全新的低噪声船用磁力泵机组的设计开发。运用理论计算和数值模拟联合的方法,针对泵机组外特性性能,压力脉动性能,径向力脉动性能以及流激噪声特性作出了相应的研究。本文主要研究内容与成果如下:1.为降低叶轮扫掠蜗壳隔舌时产生的流激噪声,采用速度系数法设计了出口边形式不同的两种叶轮,比对研究了两种叶轮的速度场,压力场,水力效率,扬程及轴功率,两种叶轮的性能均符合设计要求。2.对船用泵的驱动方式进行了创新设计,设计了磁力驱动方式,水冷电机等新型结构并研制了低噪声船用磁力泵样机,对样机进行了性能验证与评估。低噪声船用磁力泵的性能达到设计要求。3.针对叶轮出口边与轴面垂直和倾斜的两种叶轮在低噪声船用磁力泵内的压力脉动进行了分析。数值模拟结果表明:出口边倾斜的叶轮相比较于出口边垂直的叶轮,在隔舌位置处,一定程度上减弱了脉动效应。表明使用出口倾斜叶片叶轮可以降低流激噪声。4.进行叶轮转子径向力分布研究,避免蜗壳与叶轮口环处摩擦碰撞引发机械振动。对两种叶轮在不同流量工况下分别进行了受力分析。结果表明:出口边倾斜的叶轮相比较于出口边垂直的叶轮,其径向力的变化幅度明显减弱,可以降低因径向力分布不均造成的机械噪声水平。5.基于汽车消声器的原理,对水冷电机的水冷冷却腔进行了改进,设计了一种抗性消声型的小室消声结构水冷冷却腔,数值模拟结果表明:改进后的电机可对因叶频引起的中高频段流激噪声产生良好良好的降噪效果;但对于因轴频引起的低频段噪声,原设计电机降噪效果较好。改进后的消声型电机所造成的水头损失要明显比原始电机的水头损失大,但散热能力较原设计电机要好。可就不同的工况条件选用这两种配套电机。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U664.58
【部分图文】：

江苏大学硕士学位论文9mmzHs AD5.52 （2-6）根据相关参数绘制所得的轴面投影图如图 2.1。a) 轴面图 b) 平面图图 2.1 叶轮水力图2.1.3 斜叶片叶轮水力设计文献[18]表明，如果将叶轮设计成出口边与轴面倾斜的样式（简称为斜叶片）将会降低泵作透平时的流激噪声，但现有文献中所给出的设计方法非常繁琐。这里简化该设计方法。图 2.2 为叶轮的轮缘展开示意图，而图 2.3 表示的则是去掉前后盖板后叶片的投影图（其它叶片的相应型线未画出）。符合以下关系式：2LRsin （2-7）bLtan （2-8）由以上两式可简化得出：b2Rsintan （2-9）式中:ΔL 前后盖板流线投影在圆周平面后的长度差；mmΔθ 前后盖板流线投影在

相比较于文献[18]给出的计算式，由于去掉了其它无关参数的干扰，使得整个设计过程大大得以简化。由于直接得出了包角差Δθ，可以很方便的对原始设计的出口边与轴面垂直的叶轮(简称直叶片)进行修正。图 2.4 为原始设计时的叶轮方格网，图 2.5 为改进后倾斜叶片方格网。由于图 2.2 轮缘展开图 图 2.3 平面投影图图 2.4 原始的直叶片方格网 图 2.5 改进后倾斜叶方格网出口边垂直

相比较于文献[18]给出的计算式，由于去掉了其它无关参数的干扰，使得整个设计过程大大得以简化。由于直接得出了包角差Δθ，可以很方便的对原始设计的出口边与轴面垂直的叶轮(简称直叶片)进行修正。图 2.4 为原始设计时的叶轮方格网，图 2.5 为改进后倾斜叶片方格网。由于图 2.2 轮缘展开图 图 2.3 平面投影图图 2.4 原始的直叶片方格网 图 2.5 改进后倾斜叶方格网出口边垂直
【参考文献】

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本文编号：2882021