声振耦合作用下叶片出口斜切对离心泵噪声的研究

为研究声振耦合作用下叶片斜切对离心泵内外声场的影响,以一台比转速n_s=67的离心泵为研究对象,在保证叶轮前后盖板和蜗壳几何参数不变的情况下,只对叶片出口边进行斜切,同时基于RNG k-ε湍流模型和声学边界元/有限元（BEM/FEM）方法分别对离心泵进行全流场和声场计算。研究结果表明,对叶片出口边进行斜切,隔舌附近处压力脉动波动会呈现一定的周期性,叶轮出口的流场波动以及离心泵内外声场声压级都会随着斜切角度的增大而逐渐减小,内外声场声压级都在叶频处达到最大,随着频率的增大,声压级衰减程度增加,外声场声压级最大值主要集中在离心泵出口右上方附近。综合考虑离心泵能量性能和流场噪声,当叶片出口斜切角度为30°时,离心泵综合性能最佳。     

叶片切割对双吸离心泵性能影响的数值研究

采用商业软件Creo进行双吸中开离心泵三维造型,采用ICEM软件划分网格,在FLUENT软件中采用RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟,通过与实验所得的性能曲线对比,验证了数值模拟方法的可靠性.文中对叶片出口处进行三角形切割,得到不同切割量下泵的扬程与效率曲线,所得结果对实际生产中叶片切割量有较好的指导意义.     

叶片出口梯形切割对离心泵蜗壳流激噪声影响的研究EI北大核心CSCD

为探究叶片出口梯形切割对离心泵蜗壳流激噪声的影响,以一台比转速为66的单级单吸离心泵为对象,通过定义切割宽度系数δ与径向高度系数γ,设计了9种切割方案。基于RNG k-ε湍流模型对离心泵进行全三维非定常数值模拟,在此基础上采用边界元法(boundary element method,BEM)计算内场噪声,采用结构有限元法(finite element method,FEM)耦合声学边界元方法计算外场流激噪声;分析不同切割方案下离心泵水力特性和噪声幅射特性,经试验方法验证数值计算的准确性。研究表明:动静干涉是离心泵蜗壳流激噪声产生的主要原因,合理的叶片出口梯形切割能使离心泵水力性能基本稳定的同时有效降低动静干涉强度及蜗壳流激噪声水平;声学性能最优切割方案,叶频处的进、出口监测点声压级分别下降13%和7.5%,外场噪声监测点声压级下降2.4%。     

周向后弯叶片对轴流泵噪声辐射特性的影响

采用混合模拟方法研究了叶片周向后弯对轴流泵水动力性能和噪声辐射特性的影响,计算中考虑了声场与结构振动的耦合作用,获得叶片周向后 弯角对水泵水动力性能和声场辐射特性的影响曲线。结果表明,仅通过叶轮叶片的周向后弯不能有效提高水泵的扬程和效率,但可以降低水泵向外辐射 的噪声。该结果对低噪声水泵设计具有一定的参考价值。     

离心泵叶片缝隙对声场特性影响的研究

为进一步研究离心泵的声场特性,对离心泵叶轮叶片尾缘进行开缝测试。考虑开缝径向直径D_k和缝隙宽度B,设计了18组正交试验来探究叶片尾缘缝隙对声场的影响。针对离心泵噪声的发生机理,采用重整化群k-ε（Re Normalization Group,RNG k-ε）模型对离心泵进行全流场非定常数值模拟,并根据FW-H方程提取蜗壳壁面的湍流脉动作为偶极子声源,基于声学边界元法进行离心泵声场计算,将声学计算结果与流场压力脉动结果进行综合分析。研究结果表明：压力脉动可在一定程度上反映声压级的大小,隔舌区压力脉动波动剧烈,此处是噪声的主要发生源。开缝叶片可以有效改善叶轮出口的不均匀流动,对内外声场噪声的降低有一定的积极作用,且在径向开缝位置γ=0.90时降噪效果最佳。     

离心泵噪声研究的综述和展望

回顾了离心泵噪声研究的国内外现状。首先总结了离心泵噪声的来源,并对离心泵噪声来源的研究进行分类评述：机械结构影响离心泵噪声的研究,包括蜗壳几何形状与叶轮影响离心泵噪声的研究;流体动力影响离心泵噪声的研究,包括对汽蚀、流固耦合与湍流诱发噪声的研究。而后从离心泵诱发噪声的数学模型推导、数值计算与试验研究三个方面对研究离心泵噪声所使用的方法进行了总结;最后讨论了目前研究存在的一些问题和今后的研究方向。     

大涡模拟预报螺旋桨辐射噪声的三种声学方法

螺旋桨噪声是船舶的三大噪声源之一,研究螺旋桨的噪声现象具有很大的现实意义。首先划分了螺旋桨的结构化网格,进行了网格收敛性分析,然后采用大涡模拟方法计算螺旋桨水动力。在噪声计算中采用了FW-H方程、结合Virtual lab的旋转偶极子辐射、涡声方程三种方法进行预报,并与换算到自由场的试验结果进行对比分析。结果表明,采用大涡模拟可以预报螺旋桨的辐射噪声,三种方法均满足工程应用需求。     

调节阀空化噪声数值分析

针对工程实际应用中调节阀普遍出现的空化及其产生的噪声问题,采用基于流声场声振耦合的数值分析方法,研究了不同开度与不同压差对空化噪声的影响。调节阀的空化噪声是阀门产生噪声的原因之一,传统的方法很难准确的分析和预测这种噪声。首先利用CFD软件计算调节阀内的三维瞬态流场,然后将瞬态流场的计算信息作为声场计算的激励信号施加到调节阀阀体上,最后基于声振耦合的方法对其进行声学响应计算。结果表明：本文所研究的调节阀空化噪声随着开度的增加呈先减小后增大的趋势;当调节阀进出口压差增大时,空化噪声也随之增大,在出口压力为0.45MPa时,噪声达到了93.2dB;通过数值模拟得到云图可作为分析噪声产生位置的依据,计算得到的噪声大小可作为判断空化程度的依据,为声学检测阀门空化程度提供数据支持。     

变截面管道流噪声数值计算

采用变分形式的Lighthill声类比方程来定量地求解管路内流噪声。数值计算主要分为两步:第一步通过精细的流场网格计算非定常的噪声源;第二步将声源结果守恒插值至声学网格,并通过有限元法计算声传播。在非定常流场计算中采用大涡模拟(LES)湍流模型,以获取噪声源。与试验值对比发现数值计算结果与试验结果趋势一致,从而验证了计算结果的合理性。研究结果表明,在分析原截面突缩管的主要噪声源分布后,优化管截面获得很好的降噪效果。     

船用螺旋桨叶片振动辐射噪声数值分析

螺旋桨噪声是舰船水下噪声的重要组成部分,它会影响舰船的隐身性能。螺旋桨水下噪声可分为流体动力噪声和叶片振动辐射噪声。本文计算研究了螺旋桨叶片振动辐射噪声,首先采用CFD方法对螺旋桨敞水特征进行模拟,提取螺旋桨表面的压力波动作为外部载荷;再利用有限元方法对螺旋桨进行振动响应分析;最后以振动响应作为声辐射边界条件,利用边界元方法计算了螺旋桨的振动辐射噪声。     

单叶片离心泵水力诱导径向力的试验研究

单叶片离心泵的水力诱导径向力严重影响其运行稳定性.为探究单叶片离心泵水力诱导径向力的动态特性,以一台单叶片离心泵为试验对象,采用水力机械综合测试仪结合霍尔感应器,分别测量泵空转、抽水时径向力瞬态分布图,获得单叶片离心泵水力诱导径向力.试验结果表明,不同型式叶片其径向力变化趋势相似,空转时,分布图呈现近似圆形,径向力大小...     

离心泵流动诱发振动特性数值计算分析

建立了一种适用于离心泵等叶轮机械流动诱发振动工程计算的数值模型和方法流程。基于URANS方程求解泵内流场,在流场非定常计算过程中输出叶轮所受时域脉动压力,将脉动压力通过FFT转换到频谱并以之作为泵组结构的振动激励源,采用隐式有限元方法进行泵组结构振动响应的计算。计算方法通过测试得到验证,可以用于离心泵流动诱发振动特性的计算评估和低噪声设计。完成了原型和改进型船用海水泵在设计工况下流动诱发振动响应的计算,分析了两型泵流场、振动激励源和振动响应等特性。计算表明,泵的改型设计显著减小泵内压力脉动以及振动激励源,改型泵振动小于原泵。     

基于多点噪声分析的离心泵早期汽蚀故障诊断

提出了一种多点噪声分析法研究汽蚀故障下的离心泵噪声,总结其规律并应用到故障诊断中。将多个单指向性麦克风附着于泵体的不同部位采集信号,通过多种矩阵的奇异值分解提取高品质的水动力噪声,根据Lighthill声学理论,水动力噪声详细的反映着测点处的流场变化。为加快计算速度、降低内存,利用二代小波提取各点噪声能量谱,并将所有测点的敏感频带共同组成特征向量以训练BP神经网络。经诊断测试,多点噪声法快速、稳定且诊断成功率达到93.5%,证明比传统噪声诊断法更适合工业用途。     

离心泵作透平流体诱发外场噪声特性及贡献分析

以某离心泵作透平为研究对象,对流体诱发的外场噪声特性进行了数值计算和试验研究。在典型流量下,采用雷诺时均方法获取壁面偶极子声源,并利用FEM/AML方法求解出叶轮和壳体偶极子源作用的流动噪声,基于声振耦合法计算出流体激励结构振动产生的外场流激噪声,分析不同性质噪声源的频谱特性,同时评估外场声源在各个频段下的贡献量。借助模态试验对透平壳体结构的模态参数进行了识别。结果表明,计算与试验振型近似,固有频率平均相对误差小于4.60%。结构的影响使得外场五阶叶频处声压最高,二阶叶频处次之。壳体偶极子作用的流激噪声对外场噪声的贡献最大,其次是壳体偶极子作用的流动噪声,叶轮偶极子作用的流激噪声对外场噪声贡献最小。研究结果为低噪声叶轮机械设计提供了一定的参考。     

螺旋离心泵转子系统动态响应数值分析

为研究螺旋离心泵转子对流固耦合作用的动态响应信息,以ZJ200-25型双叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFD软件CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对其进行了考虑流场变载荷和结构相互作用的两场交替联合求解。得到转子受到的激励力以及位移响应频谱特点,结果表明：叶轮受到流场变载荷激励,发生了弯曲及拉伸振动;叶轮径向位移随流量增大而减小,其主频率与径向力主频率同为48.3Hz,轴向力以低频随机波动为主,但轴向位移仅在200Hz以内有较明显的响应,且振幅随频率增加而减小;叶轮质心位移在低阶频率处的振幅不高,高阶频率的振幅逐渐减小,轴向及径向位移均没有振幅过大的情况出现,说明螺旋离心泵转子正常工作时未发生共振,稳定性良好。本文研究结果对螺旋离心泵转子系统的设计改良及振动分析具有一定的参考意义。     

旁通装置控制离心泵空化特性的数值模拟与试验

为了研究旁通水路对离心泵空化性能的影响规律,以一台比转速为32的低比转速离心泵为研究对象,在蜗壳第八断面靠进口侧位置处至吸入段搭建一旁通管路.采用修正的SST k-ω湍流模型和Kubota空化模型,在不同空化数下,对原型泵和带有旁通水路的离心泵进行三维非定常数值模拟,并同试验结果进行对比.结果表明:低比转速离心泵在搭建...     

利用引射结构提高离心泵的汽蚀

 提出在普通转速离心泵的入口处或高速离心泵的前置诱导轮前增加引射装置来提高泵的汽蚀性能，给出单孔喷嘴轴向直引射和环形多喷嘴轴向斜引射两种引射装置的结构示意图．探讨了引射装置设计的理论基础及优化设计的目标，指出采用引射装置是提高泵汽蚀性能的新方法．     

出风口叶片角度调节对整车舒适性的影响

合理的出风口叶片角度调节可以最大地发挥空调系统的能力,有效地改善整车的车内速度场和温度场分布,提高整车舒适性。本文对某A级车室内全尺寸模型进行简化处理,将出风口叶片送风角度进行等分处理,分别进行出风口叶片不同角度的仿真计算和试验验证,结合热舒适性评价指标,对乘员舱进行温度场和速度场进行评价。结果表明:整车舒适性评价时最合理的出风口叶片角度调节位置为出风口第一排叶片的角度为50°(出风口的吹风角度从前排乘员的肩膀上侧,脸颊外侧吹出)。