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原文传递船用泵机组振动噪声特性研究

论文题名：	船用泵机组振动噪声特性研究
关键词：	船用泵机组;振动噪声;激励源;动静间隙变化;过流壁面粗糙度
摘要：	本文的研究是在镇江市重点研发计划（GY2017001）和中船重工719研究所委托项目“叶片泵低噪声制造技术服务”（20190383）的资助下开展的。船用泵是现代船舶上品种和数量最多且作用十分重要的机械设备。据不完全统计，在船舶上除主机外的各种辅助机械设备之中，各种类型和不同用途的船用泵的总数量，约占船舶机械设备总量的20%-30%。其在运行过程中会产生很大的振动噪声，这会造成许多负面影响，所以对于低振动低噪声的船用泵设计已成为迫切的要求。目前针对船用泵机组的振动噪声问题的研究还存在诸多问题，对于船用泵机组振动，现有对于激励源类型以及途径还缺乏深入研究，且大都忽略了电机振动所带来的振动影响。对于船用泵噪声，流体诱导噪声被认为是泵机组的主要噪声来源，现有研究缺乏兼顾声场与结构场的耦合作用下不同性质噪声源的识别及其在内外场中的贡献。　　本文采用数值计算和试验验证相结合的研究方法，对比分析了不同激励源对于船用泵机组振动噪声的影响规律，捕捉主要振动以及噪声。探寻动静间隙关键参数以及过流壁面粗糙度对主要振动噪声的影响，为船用泵减振降噪以及优化效果的评价提供理论依据。主要工作和创造性成果如下：　　1.系统地总结归纳了国内外对泵振动以及噪声预测方法的研究进展，针对目前振动噪声计算方法的优缺点以及适用性，确定了适合船用泵机组振动噪声的求解思路；总结国内外关于动静间隙关键参数以及壁面粗糙度对泵性能的影响规律，基于目前研究所存在的问题确定了关键参数的设计以及研究思路。　　2.系统分析了流体诱导振动激励源以及电磁振动激励源的源特性，揭示不同激励源产生的泵体振动的频谱特性及其对泵体振动的贡献。结果表明：流体诱导振动主频在叶频295Hz，电磁振动主频在两倍工频100Hz。不同激励源诱发振动的总振级排序为：泵内表面流体激励振动＞电磁激励振动＞叶轮流体激励振动。　　3.建立船用泵内外场噪声分析模型，采用声振耦合计算方法得到不同性质激励源内场噪声的频谱特性以及外声场分布，并对比分析了不同噪声激励源的贡献大小。研究表明，不同激励产生的内场噪声主频都在叶频，流体激励壳体振动产生流激噪声小于偶极子声激励诱发的流激噪声；不同激励产生的外场噪声主频位于叶频，且流体激励壳体振动诱发的外场辐射噪声占据主导地位。　　4.为了研究动静间隙变化对于船用泵振动噪声的影响规律，在保证水力性能不变的条件下，研究不同基圆直径以及隔舌安放角对船用泵内流特性以及振动噪声的影响规律。研究表明，适当增大基圆直径蜗壳内流态越发均匀，出口压力脉动呈现下降的趋势，主要振动以及内场主要噪声均呈现持续下降的趋势；随着隔舌安放角的增加，叶轮区域流速梯度更加均匀，但流态没有明显优化的趋势，主要振动呈现先增大后下降的趋势，内场主要噪声则呈现先增大后减小再增大的规律。　　5.对比不同过流壁面粗糙度对船用泵内流特性以及主要振动噪声的影响。研究表明，随着粗糙度的增加，船用泵扬程效率均呈现线性下降的趋势，泵体主要振动上升，内场主要噪声呈现先增大后减小再增大的规律。
作者：	潘琦
专业：	动力工程
导师：	董亮;刘厚林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文