叶片出口角对离心泵流动诱导噪声影响的研究

发布时间：2017-05-26 02:04

  本文关键词：叶片出口角对离心泵流动诱导噪声影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：流动诱导噪声是离心泵产生的主要噪声之一，其发生特性及强度大小与泵内流体的压力脉动直接相关。离心泵运行时，叶轮在蜗壳内高速旋转，叶片与流体发生强烈的相互作用是压力脉动产生的主要原因。不同几何特征的叶片引起的压力脉动不同，对噪声也产生不同的影响。叶片出口角是离心泵叶轮的重要几何参数，对其与离心泵压力脉动及流动诱导噪声的关系的研究将对今后水泵的降噪优化设计提供有意义的参考。本文首先采用试验与数值计算两种手段对离心泵内的压力脉动产生机理与分布特性进行研究，然后采用数值方法对离心泵在不同出口角下的流场及外声场特性进行研究，主要工作如下： 1搭建了离心泵性能及内部压力脉动测试试验台。按照国标要求并根据本试验的特点合理设计了管路形式及尺寸，设计了采用隔板加整流栅的方法消除进口旋窝及压力波动影响；根据参数测量的特点，确定了合理的测量仪器及数据采集方案。 2对IS100-80-160型离心泵在不同运行工况下的性能及内部压力脉动特性进行了测量并与数值模拟结果进行了对比，结果表明：离心泵扬程及效率的数值预测与试验测量的结果变化趋势一致；离心泵内部压力脉动主要分布在轴频及叶频处，且随着流量增加，轴频处压力脉动逐渐减小，叶频处压力脉动先减小后增加，额定工况下脉动强度最低；数值模拟只能捕捉到叶频及其谐频处压力脉动；对离心泵壳体表面振动加速度测量结果显示，壳体表面振动加速度在1~3m/s2之间。 3对一离心泵在不同出口角下外特性进行了数值预测并基于大涡模拟技术对离心泵内部流场压力脉动特性进行了研究，结果表明：出口角增加导致离心泵扬程升高而效率降低，出口角从18°增加到39°扬程升高了7%，效率降低了5.1%；随着出口角增加，蜗壳内壁面压力脉动强度在基频处逐渐降低而二阶谐频处逐渐升高，脉动的总能量也逐渐增加，，出口角从18°增加到39°其脉动能增加约12%；叶轮所受径向力脉动强度明显高于轴向力，脉动频率与叶频相同。 4采用边界元方法，以蜗壳内壁面压力脉动为声源并结合壳体模态计算了离心泵不同出口角下蜗壳表面振速及其外辐射声场，结果显示：蜗壳表面振速在二阶谐频下最大；出口角增加，蜗壳表面振速及外辐射声场的声压级均增大，出口角从18°增加到39°声压级增加了约8.6dB；对离心泵外声场比声功率级计算得出，外声场比声功率级随出口角增加而增加。
【关键词】：离心泵 叶片出口角 压力脉动 边界元
【学位授予单位】：上海理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 理论分析12
• 1.2.2 试验研究12-14
• 1.2.3 数值研究14-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第二章 离心泵试验台设计及参数测量17-38
• 2.1 试验台装置17-23
• 2.1.1 试验泵及电机18-20
• 2.1.2 扭矩传感器20-21
• 2.1.3 水箱及稳流装置设计21-22
• 2.1.4 回路设计22-23
• 2.2 参数测量23-27
• 2.2.1 流量测量23-25
• 2.2.2 压力测量25-27
• 2.2.3 振动测量27
• 2.3 数据采集系统27-29
• 2.4 试验泵流场及振动测量29-37
• 2.4.1 试验泵外特性29-30
• 2.4.2 试验泵内压力脉动30-35
• 2.4.3 泵体振动35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 离心泵流动诱导噪声的数值预测方法38-52
• 3.1 整体计算思路38-39
• 3.2 离心泵流场数值计算及结果验证39-49
• 3.2.1 流场控制方程39-40
• 3.2.2 湍流模拟方法40-42
• 3.2.3 控制方程离散及求解方法42-43
• 3.2.4 离心泵计算域网格划分及求解设置43-46
• 3.2.5 数值计算结果与试验验证46-49
• 3.3 离心泵声场数值计算方法49-51
• 3.3.1 声学控制方程49
• 3.3.2 声学边界元方法49-50
• 3.3.3 声振耦合计算50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 不同出口角下离心泵流场及声场数值分析52-71
• 4.1 叶片出口角的选择52-54
• 4.1.1 出口角与理论扬程关系52-53
• 4.1.2 叶片出口角选择53-54
• 4.2 计算模型及网格54-55
• 4.3 流场计算结果及分析55-64
• 4.3.1 离心泵外特性55-56
• 4.3.2 出口角对离心泵定常流场影响56-59
• 4.3.3 出口角对泵内压力脉动影响59-62
• 4.3.4 出口角对叶轮受力的影响62-64
• 4.4 声场计算及分析64-70
• 4.4.1 离心泵声场计算步骤64-65
• 4.4.2 出口角对蜗壳表面振速影响65-68
• 4.4.3 出口角对泵外辐射声场影响68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71
• 5.2 展望71-73
• 参考文献73-76
• 在读期间公开发表论文和承担科研项目及取得成果76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 谭永学;王宏光;杨爱玲;王镇宇;徐小龙;;离心泵水动力噪声预测[J];上海理工大学学报;2011年01期

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  本文关键词：叶片出口角对离心泵流动诱导噪声影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：395503