基于柱塞泵动力源的水射流噪声特性研究

发布时间：2018-02-28 05:11

  本文关键词： 柱塞泵 水射流噪声 气蚀 喷嘴 压力脉动　出处：《华中科技大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着海洋资源争夺的日益激烈，喷水推进由于其巨大的开发潜力被广泛的运用到水下航行器中，其噪声水平直接决定了航行器的隐蔽性。水射流噪声是喷水推进器噪声的主要来源，国内外对喷水推进及水射流的研究很广泛，但很少涉足水射流噪声领域。本文以实验室自主研发的阀配流式轴向柱塞泵为动力源，，对水射流进行噪声特性研究。 本文对水射流噪声的两个主要来源（射流湍流噪声和气蚀噪声）进行了理论分析。分析了射流流速、工作压力、压力脉动以及喷嘴结构形状对水射流噪声的影响，并提出通过降低压力脉动和改进喷嘴结构来降低水射流噪声。 针对柱塞泵提供动力源的水射流系统中的压力脉动特性，以及系统工况的多变性，本文设计了蓄能器组的模型，并对各蓄能器的充气压力进行了设计。 对多种几何形状喷嘴的流场进行了对比仿真分析，得到不同喷嘴在不同参数下的流场及湍流动能分布。对不同结构喷嘴的气蚀比进行了对比分析，结果表明流线型结构能够有效抑制气蚀的发生，从而降低气蚀噪声。 最后对圆柱、圆锥喷嘴在不同入口条件下的噪声特性进行了试验研究。试验结果表明，入口条件相同时，圆锥喷嘴的水射流噪声要明显低于圆柱喷嘴，表明改进喷嘴结构可降低水射流噪声。同时，使用蓄能器组降低系统的压力脉动可降低水射流噪声。
[Abstract]:With the increasingly fierce competition for marine resources, water jet propulsion has been widely used in underwater vehicles due to its great potential for development. The noise level directly determines the concealment of the vehicle. The water jet noise is the main source of the water jet propeller noise, and the domestic and foreign research on water jet propulsion and water jet is very extensive. However, it is seldom involved in the field of water jet noise. In this paper, the noise characteristics of the water jet are studied by using the valve flow axial piston pump developed by the laboratory as the power source. In this paper, two main sources of water jet noise (jet turbulence noise and cavitation noise) are theoretically analyzed, and the effects of jet velocity, working pressure, pressure pulsation and nozzle structure on water jet noise are analyzed. It is proposed to reduce the noise of water jet by reducing the pressure fluctuation and improving the nozzle structure. In view of the pressure pulsation characteristics in the water jet system where the piston pump provides power source and the variability of the system operating conditions, the model of the accumulator group is designed, and the inflatable pressure of each accumulator is designed. The flow field and turbulent kinetic energy distribution of different nozzles under different parameters are obtained by comparing and simulating the flow field of nozzle with various geometric shapes, and the cavitation erosion ratio of nozzle with different structure is compared and analyzed. The results show that streamline structure can effectively inhibit the occurrence of cavitation erosion and thus reduce cavitation noise. Finally, the noise characteristics of cylindrical and conical nozzles under different inlet conditions are experimentally studied. The experimental results show that the jet noise of conical nozzles is obviously lower than that of cylindrical nozzles when the inlet conditions are the same. It is shown that the improved nozzle structure can reduce the noise of water jet, and the pressure pulsation of the system can be reduced by using the accumulator to reduce the noise of water jet.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH322;TB53

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本文编号：1545892