基于Powll涡声理论的离心泵内三维流场与诱导声场耦合机制研究
发布时间：2021-07-15 10:29
声学性能是离心泵综合性能指标之一,同时也是舰船、军事等领域用离心泵的重要考核指标。离心泵内流动诱导噪声不仅恶化了工作生活环境,而且是影响泵可靠运行的关键问题之—。离心泵内流动诱导噪声源于非定常流动,因此泵内三维流场与诱导声场耦合机制研究至关重要。通过研究声扰动在流体中的产生机理、分布特性和传播机制,全面揭示泵内流场与声场耦合机制,不仅可为流动诱导噪声控制技术研究奠定理论基础,也可为离心泵的三维优化设计提供指导,同时也可指导其他类型涡轮机械流动诱导噪声的相关研究。涡声理论指出声扰动的产生与流场中漩涡、势流等密切相关,对流场与声场耦合机制研究具有重要指导意义。本文以Powell涡声理论为基础,围绕泵内声扰动产生机理、声场分布特性和噪声传播机制等关键问题开展研究,旨在通过实验验证,建立系统性研究声扰动产生机理、分布特性和传播机制的三维数值计算模型,揭示泵内三维流场与诱导声场耦合机制。主要工作和成果如下:（1）构建了 Powell涡声方程数值解法,编写了用户自定义函数（UDF）,建立了 Powell涡声方程与计算流体力学相结合的三维隐式流场-声场耦合数值计算模型,引入了表征流动诱导噪声声源大小...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：230 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１近年来我国噪声举报占比及噪声振动防治行业生产总值??１??
?第１章绪论???变结构下泵内三维流动对流动诱导噪声传播特性的影响机理。??通过以上研究，建立系统性研究流动诱导噪声声扰动产生机理、分布特性和??传播机制的三维数值计算模型，全面揭示离心泵内三维流场与诱导声场耦合机制。??所得结论不仅具有重要的理论意义，也可指导泵内声源控制以及将噪声传播特性??考虑在内的流动诱导噪声控制方式和泵结构优化等，具有重要的工程应用价值。??此外，该数值计算模型也可用于其他涡轮机械流动诱导噪声的相关研宄，具有广??泛的适用性。??本文技术路线图如图１－２所示。??Ｐｏｗｅｌｌ涡由方?日＇???Ｅ？：??＿??￣ＷＷＴＷｍ一１?逑立Ｐｏｗｅｌｌ涡声方程与、迮??Ｓ?ＰｍｖＨ丨溫掏搠讼研脊＜１＿ＨｉｉＳｉＬＳ＿Ｉ?＾?ＣＦＤ相结合．维隐式流??｜??—｜渺力削他义辦１?｜?ｍ场耦—十簡ｄ?Ｊ??Ｋ?ｉｉ．目标之二｜验证?？??涡????，，?，?（ｆ进出口流动哚声和泵?１?２??声?离心泵内流动诱导?彳１?［外糊射叹柯代测ＳｌＪｋ揭示噪本的频域响应特?＂?ｎｍ??■—１噪户实验测丨］「－石―－－ｎ?ｎ性及＾的变化规Ｈ?ｊ?１??酋???上‘ｖ，?，?（７流场时免分布特＾?＿??１?Ｉ?Ｎ?ｆ??？?由心泵内流场非走?ｔｉ?Ｉ?ｌ，?．?Ｉｋ出心公内Ｉ丨：广?Ｗ??ＩＰ＇！常流动特性研宂ｌｌ｜们：；兄研ｆｔ?动特二：?Ｊ?Ｉ?运??Ｈ?（ｆ炸场时免分布特）?理?流??１?丨：ｍ?目标之四?Ｖ、匕场??１?｜禽心糾―诱挪１１敎侦分綱；｜?ｕ掏示声理及Ｉ?ｎ名鬥“??写丨丨声声场吞七特牲研究ｈ?［声扰动产土机理］广３声场分布特性?，怜．ｆ??Ｗ＇
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【参考文献】：
期刊论文
[1]叶片数对离心泵振动噪声性能的影响[J]. 谈明高,陆友东,吴泽瑾,吴贤芳,刘厚林. 农业工程学报. 2019(23)
[2]长短叶片对射流式自吸离心泵性能的影响[J]. 董亮,潘琦,刘厚林,代翠,徐建红,徐海良. 中南大学学报(自然科学版). 2019(08)
[3]Entransy dissipation analysis of interfacial convection enhancing gas–liquid mass transfer process based on field synergy principle[J]. Dong Li,Aiwu Zeng. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(08)
[4]Study on Unstable Characteristics of Centrifugal Pump under Different Cavitation Stages[J]. DONG Liang,SHANG Huanhuan,ZHAO Yuqi,LIU Houlin,DAI Cui,WANG Ying. Journal of Thermal Science. 2019(04)
[5]离心泵流动诱导噪声数值仿真研究[J]. 游超,张广,吴喜东. 大电机技术. 2019(01)
[6]基于Lighthill声类比理论的离心泵流动诱导噪声的数值模拟[J]. 司乔瑞,盛国臣,衡亚光,崔强磊,黄凯乐. 振动与冲击. 2018(23)
[7]离心泵与透平运行工况的噪声对比（英文）[J]. 董亮,代翠,林海波,陈怡平. Journal of Central South University. 2018(11)
[8]立式管道泵流动噪声特性与仿生降噪研究[J]. 张金凤,贾静,胡日新,王洋,曹璞钰. 农业机械学报. 2018(09)
[9]射流离心式自吸泵外场流体动力噪声特性分析[J]. 郭荣,李仁年,张人会,宋启策. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[10]超低比转数离心泵的内部流动及非定常特性[J]. 陈杰,王勇,刘厚林,邵昌,张翔. 排灌机械工程学报. 2018(05)
博士论文
[1]射流离心泵非定常流动与声学响应特性研究[D]. 郭荣.兰州理工大学 2019
[2]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
[3]场协同流动分析模型基础研究[D]. 吕金升.大连理工大学 2014
[4]非结构化网格FVM在流体动力声学计算中的应用研究[D]. 倪大明.哈尔滨工程大学 2013
[5]离心泵多设计方案下内流PIV测试及其非定常全流场数值模拟[D]. 袁建平.江苏大学 2008
硕士论文
[1]基于大规模并行网格的离心泵仿生叶片减阻降噪特性研究[D]. 戈志鹏.江苏大学 2019
[2]动叶可调轴流风机内流特性及气动噪声的数值模拟研究[D]. 汪坤.山东大学 2019
[3]管道泵流动噪声模拟及仿生降噪研究[D]. 胡日新.江苏大学 2018
[4]离心泵流动噪声的变工况实验研究[D]. 路东岳.山东大学 2017
[5]液下泵流动噪声研究及优化设计[D]. 罗波.江苏大学 2017
[6]多级离心泵流动诱导辐射噪声研究[D]. 林刚.江苏大学 2017
[7]多级离心泵水动力噪声研究[D]. 王伟.江苏大学 2016
[8]叶片出口角对离心泵流动诱导噪声影响的研究[D]. 郎大鹏.上海理工大学 2013
[9]离心泵的流噪声数值计算及声优化[D]. 赵威.华中科技大学 2013
[10]离心式海水泵流噪声仿真与实验研究[D]. 王秋阳.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3285531
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：230 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１近年来我国噪声举报占比及噪声振动防治行业生产总值??１??
?第１章绪论???变结构下泵内三维流动对流动诱导噪声传播特性的影响机理。??通过以上研究，建立系统性研究流动诱导噪声声扰动产生机理、分布特性和??传播机制的三维数值计算模型，全面揭示离心泵内三维流场与诱导声场耦合机制。??所得结论不仅具有重要的理论意义，也可指导泵内声源控制以及将噪声传播特性??考虑在内的流动诱导噪声控制方式和泵结构优化等，具有重要的工程应用价值。??此外，该数值计算模型也可用于其他涡轮机械流动诱导噪声的相关研宄，具有广??泛的适用性。??本文技术路线图如图１－２所示。??Ｐｏｗｅｌｌ涡由方?日＇???Ｅ？：??＿??￣ＷＷＴＷｍ一１?逑立Ｐｏｗｅｌｌ涡声方程与、迮??Ｓ?ＰｍｖＨ丨溫掏搠讼研脊＜１＿ＨｉｉＳｉＬＳ＿Ｉ?＾?ＣＦＤ相结合．维隐式流??｜??—｜渺力削他义辦１?｜?ｍ场耦—十簡ｄ?Ｊ??Ｋ?ｉｉ．目标之二｜验证?？??涡????，，?，?（ｆ进出口流动哚声和泵?１?２??声?离心泵内流动诱导?彳１?［外糊射叹柯代测ＳｌＪｋ揭示噪本的频域响应特?＂?ｎｍ??■—１噪户实验测丨］「－石―－－ｎ?ｎ性及＾的变化规Ｈ?ｊ?１??酋???上‘ｖ，?，?（７流场时免分布特＾?＿??１?Ｉ?Ｎ?ｆ??？?由心泵内流场非走?ｔｉ?Ｉ?ｌ，?．?Ｉｋ出心公内Ｉ丨：广?Ｗ??ＩＰ＇！常流动特性研宂ｌｌ｜们：；兄研ｆｔ?动特二：?Ｊ?Ｉ?运??Ｈ?（ｆ炸场时免分布特）?理?流??１?丨：ｍ?目标之四?Ｖ、匕场??１?｜禽心糾―诱挪１１敎侦分綱；｜?ｕ掏示声理及Ｉ?ｎ名鬥“??写丨丨声声场吞七特牲研究ｈ?［声扰动产土机理］广３声场分布特性?，怜．ｆ??Ｗ＇
?山东大学博士学位论文???Ｊ?出口??Ｉ??叶轮＇＼?＼??Ｈ?亦．Ｍ?■??图２－１离心泵三维模型??２．１流场计算理论??本节介绍了用于离心泵内流场计算的控制方程数值解法和流场模拟流程，以??及网格划分情况，为后续声场计算奠定基矗??２．１．１流场控制方程??流体的运动遵循相关物理定律，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒定律。??由于离心泵工作过程不涉及热量或能量交换，因此在流场模拟过程中不考虑能量??守恒定律。??流体运动的质量守恒定律表述为流体微元在单位时间内增大的质量相当于??同等时间内流入该微元的净质量。描述质量守恒定律的连续性方程表达式如下??［１２８］：??＝?〇?（２－１）??ｏｔ?ａｘｔ??其中ｐ为流体密度，ｗ为速度矢量［在／方向的投影速度，／＝１，２，３。泵内流体流??动可视为低马赫数下不可压缩流体流动，式（２－１）可简化为：??ｄｕ：?＾??－Ｌ?＝?〇?（２－２）??ｄｘｔ??动量守恒定律表述为研究微元内流动介质动量对时间的变化率与外部作用??在此微元上合力相等，动量方程为［１２８］：??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶片数对离心泵振动噪声性能的影响[J]. 谈明高,陆友东,吴泽瑾,吴贤芳,刘厚林. 农业工程学报. 2019(23)
[2]长短叶片对射流式自吸离心泵性能的影响[J]. 董亮,潘琦,刘厚林,代翠,徐建红,徐海良. 中南大学学报(自然科学版). 2019(08)
[3]Entransy dissipation analysis of interfacial convection enhancing gas–liquid mass transfer process based on field synergy principle[J]. Dong Li,Aiwu Zeng. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(08)
[4]Study on Unstable Characteristics of Centrifugal Pump under Different Cavitation Stages[J]. DONG Liang,SHANG Huanhuan,ZHAO Yuqi,LIU Houlin,DAI Cui,WANG Ying. Journal of Thermal Science. 2019(04)
[5]离心泵流动诱导噪声数值仿真研究[J]. 游超,张广,吴喜东. 大电机技术. 2019(01)
[6]基于Lighthill声类比理论的离心泵流动诱导噪声的数值模拟[J]. 司乔瑞,盛国臣,衡亚光,崔强磊,黄凯乐. 振动与冲击. 2018(23)
[7]离心泵与透平运行工况的噪声对比（英文）[J]. 董亮,代翠,林海波,陈怡平. Journal of Central South University. 2018(11)
[8]立式管道泵流动噪声特性与仿生降噪研究[J]. 张金凤,贾静,胡日新,王洋,曹璞钰. 农业机械学报. 2018(09)
[9]射流离心式自吸泵外场流体动力噪声特性分析[J]. 郭荣,李仁年,张人会,宋启策. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[10]超低比转数离心泵的内部流动及非定常特性[J]. 陈杰,王勇,刘厚林,邵昌,张翔. 排灌机械工程学报. 2018(05)
博士论文
[1]射流离心泵非定常流动与声学响应特性研究[D]. 郭荣.兰州理工大学 2019
[2]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
[3]场协同流动分析模型基础研究[D]. 吕金升.大连理工大学 2014
[4]非结构化网格FVM在流体动力声学计算中的应用研究[D]. 倪大明.哈尔滨工程大学 2013
[5]离心泵多设计方案下内流PIV测试及其非定常全流场数值模拟[D]. 袁建平.江苏大学 2008
硕士论文
[1]基于大规模并行网格的离心泵仿生叶片减阻降噪特性研究[D]. 戈志鹏.江苏大学 2019
[2]动叶可调轴流风机内流特性及气动噪声的数值模拟研究[D]. 汪坤.山东大学 2019
[3]管道泵流动噪声模拟及仿生降噪研究[D]. 胡日新.江苏大学 2018
[4]离心泵流动噪声的变工况实验研究[D]. 路东岳.山东大学 2017
[5]液下泵流动噪声研究及优化设计[D]. 罗波.江苏大学 2017
[6]多级离心泵流动诱导辐射噪声研究[D]. 林刚.江苏大学 2017
[7]多级离心泵水动力噪声研究[D]. 王伟.江苏大学 2016
[8]叶片出口角对离心泵流动诱导噪声影响的研究[D]. 郎大鹏.上海理工大学 2013
[9]离心泵的流噪声数值计算及声优化[D]. 赵威.华中科技大学 2013
[10]离心式海水泵流噪声仿真与实验研究[D]. 王秋阳.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3285531
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