液下泵内部非定常流动及噪声特性

发布时间：2021-06-16 10:14

　　为研究液下泵内部流动的非定常特性及噪声规律,通过采用计算流体动力学软件ANSYS CFX15.0与LMS Virtual.lab声学仿真软件相结合的一种间接混合计算方法,对液下泵内部流场及其声场进行求解.在该计算方法中,对流场进行求解得到监测点的非定常压力脉动,从而获得非稳态的压力脉动频域特性规律;基于声学边界元法,对液下泵蜗壳偶极子内场噪声和叶片偶极子内场噪声进行求解,获得了边界元表面的声压级分布以及典型场点的声压频率曲线.计算结果表明:叶片扫掠过程中与蜗壳隔舌的相互作用产生较大的压力脉动,隔舌附近的噪声是流动噪声的主要噪声源;声压级在叶片通过频率及其谐频时达到极大值,随频率的增大,声压级极大值都呈现衰减状态.研究结果可为液下泵的后续降噪分析提供一定的理论基础. 

【文章来源】：排灌机械工程学报. 2020,38(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

外特性曲线的试验值与计算值

为了获得液下泵内部流场典型点的压力脉动规律，在计算模型中设置监测点(见图2)，其中监测点F1～F9在蜗壳区域，F7和F9位于蜗壳隔舌附近，F10～F12在叶轮区域，F10位于叶轮进口附近，F12位于叶轮出口附近．叶轮转速为1 450 r/min，叶片数为5，因此计算得到轴频为24.17 Hz，叶片通过频率为轴频的5倍，为120.83 Hz.

图3为由快速傅里叶变换(FFT)得到的蜗壳流道监测点压力脉动频域图，可以看出:压力脉动主要以小于1 000 Hz的低频为主;蜗壳内监测点压力脉动主频为120.77 Hz，次频为240.54 Hz，与叶频120.83 Hz及其2倍叶频241.66 Hz基本相等，这与旋转叶片和蜗壳流道之间的相互作用有关;蜗壳流道内的压力脉动在叶频及其倍频处皆达到极值点，叶频下的压力脉动强度是整体压力脉动强度的主要贡献量;监测点F1处的压力脉动幅值较高，达9 089.73 Pa,F6处的较低，为362.60 Pa，这是因为从点F1～F6受蜗壳隔舌与叶轮之间动静干涉的影响越来越弱，这也与压力脉动时域图分析一致;在蜗壳附近监测点F7幅值最大，达21 760.52 Pa，这是由于点F7处受到蜗壳隔舌与叶轮之间的相互作用最为强烈．图4为叶轮区域压力脉动频域图，可以看出:3个监测点的压力脉动主要以轴频与叶频为主，轴频处的幅值较大，这是因为叶轮转动对流道中的流体具有较大影响;从叶轮进口到叶轮出口，压力脉动逐渐增强，在监测点F10处压力脉动幅值为8 361.61 Pa，点F12处达到24 406.69 Pa，这主要是因为临近叶轮出口处受到射流-尾迹与蜗壳隔舌的双重影响．

【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵变转速压力脉动特性的试验研究[J]. 高波,王孝军,倪丹,周文杰,刘凯.  流体机械. 2018(08)
[2]叶轮隔舌间隙对离心泵性能和流动噪声影响的试验研究[J]. 司乔瑞,袁寿其,袁建平.  振动与冲击. 2016(03)
[3]离心泵噪声研究的综述和展望[J]. 蒋爱华,张志谊,章艺,华宏星.  振动与冲击. 2011(02)

博士论文
[1]离心泵低噪声水力设计及动静干涉机理研究[D]. 司乔瑞.江苏大学 2014

硕士论文
[1]液下泵流动噪声研究及优化设计[D]. 罗波.江苏大学 2017



本文编号：3232887