离心泵的流噪声数值计算及声优化

发布时间：2017-06-09 15:10

  本文关键词：离心泵的流噪声数值计算及声优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算流体力学和计算机技术的发展，采用数值计算方法来求解离心泵流致振动噪声和流噪声变得越来越方便和快捷。由于离心泵的振动噪声研究已经取得了不少的成果，而关于流噪声的研究则相对比较少，因此本文主要研究离心泵的流噪声。本文中选取了一个低特征比速的离心泵进行数值计算，旨在探究一种精确的混合法来计算离心泵内部的流噪声，并通过改变离心泵的结构对该离心泵的流噪声做一定的优化。本文的主要研究工作和成果如下： 1、建立离心泵的三维模型，并采用ICEM进行结构化网格的划分。在验证了网格的独立性之后，在商业软件CFX中采用合适的边界条件、湍流模型和收敛准则计算了离心泵全流场流动。在非定常计算中，采用大涡模拟内部的湍流流动。在得到了不同流量下离心泵内部的非定常流动结果之后，分析了离心泵中的湍流脉动区域和压力脉动的特征。 2、在得到了离心泵内部非定常的流场结果后，将结果导入基于有限元法的声类比软件ACTRAN中进行声学计算。在插值得到了声学模型中的声源项后，，分析了离心泵内部瞬时声强的分布，并对不同流量下离心泵的叶频声源分布进行了分析。计算结果表明不同流量下离心泵的主要噪声源不同：低流量时主要是湍流噪声为主，高流量时由于叶轮出口的射流/尾迹区与隔舌的相互作用增大使得离散噪声变得明显。 3、应用正交优化的方法对离心泵的流噪声进行优化，优化因素主要有分流叶片的长度、分流叶片的偏置角以及蜗壳的隔舌处的半径等三个因素。选取了L9（34）正交表确立了九种数值计算方案，通过极差分析得到了最优的泵型。 本文通过混合法计算了离心泵内部的流噪声并做了优化，为今后旋转机械的流噪声数值研究提供了优化设计思路。
【关键词】：离心泵 混合法 大涡模拟 声类比 正交优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 计算气动声学的方法和发展14-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 2 离心泵流噪声计算的理论介绍18-32
• 2.1 流噪声计算的理论介绍19-26
• 2.2 基于有限元法的声类比的理论26-28
• 2.3 离心泵内部的噪声及降噪方法介绍28-29
• 2.4 离心泵的性能参数29-30
• 2.5 湍流模型的介绍30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 离心泵内部三维定常和非定常流场计算32-61
• 3.1 模型的创建和网格的生成32-36
• 3.2 边界条件的设置和计算过程36
• 3.3 离心泵定常和非定常计算下的水力性能36-38
• 3.4 离心泵三维定常结果分析38-41
• 3.5 离心泵三维非定常结果分析41-59
• 3.6 本章小结59-61
• 4 离心泵的流噪声数值计算61-74
• 4.1 声学计算的模型及网格说明61
• 4.2 声学计算的边界条件61-64
• 4.3 声学计算的结果分析64-72
• 4.4 本章小结72-74
• 5 离心泵内流噪声优化74-83
• 5.1 改进离心泵内流噪声的因素74-75
• 5.2 离心泵内部的流噪声的正交优化75-78
• 5.3 正交组合的流场结果分析78-82
• 5.4 本章小结82-83
• 6 全文总结及展望83-86
• 6.1 全文总结83-85
• 6.2 展望85-86
• 致谢86-88
• 参考文献88-92
• 附录92

【参考文献】

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本文编号：435824