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船用离心泵流体诱导噪声研究及声优化
| 论文题名： | 船用离心泵流体诱导噪声研究及声优化 |
| 关键词： | 船舶工程;离心泵;流体诱导噪声;优化分析;叶轮结构;叶片形式 |
| 摘要： | 船用离心泵是舰船辅助机械的重要组成部分，对船舶系统的正常运作起着至关重要的作用，其运行时的噪声问题也对工作环境舒适性及舰船安全性有着极大影响，鉴于舰船运行环境的独特性，对船用离心泵进行噪声研究显得尤为重要。当前流体诱导噪声是船用离心泵噪声研究的热点和难点，而叶轮作为离心泵的核心部件，其对流体诱导噪声起着至关重要的作用。本文旨在研究叶轮叶片形式对船用离心泵流体诱导噪声影响，并进一步提出噪声优化方案。本文主要工作和研究成果有: 1.较为系统地归纳了离心泵的噪声问题，详细地总结了国内外离心泵流体诱导噪声的研究进展，并提出了本文的主要研究路线。介绍了流体计算及流体诱导噪声理论基础。 2.基于转子自动平衡理论提出了叶片不等间距叶轮设计方法，以一台比转数为132.7的船用离心泵为研究对象，采用试验验证的数值计算方法详细研究了5种叶片不等间距方案对泵综合性能，尤其是流体诱导噪声的影响。研究结果表明:(1)不等间距模型扬程均小于原模型，且叶片最小角间距θmin越小，性能下降越明显;(2)与原模型相比，不等间距模型脉动分布更为密集，且叶轮径向力和轴向力整体更小;(3)不等间距模型内场噪声较原模型有一定下降，且145Hz及其谐频上出现了声压级峰值，θmin=50°模型内场噪声波动更平稳;(4)不等间距模型能降低叶频处外辐射声压，但增大了145Hz处声压，θmin=50°模型更能兼顾叶频和145Hz处辐射噪声特性。整体来看，θmin=50°模型噪声性能更优。 3.将原叶片出口边修改为侧斜出口形式，并通过噪声数值仿真分析了叶片出口边侧斜对离心泵流体噪声的影响，分析结果表明:(1)叶片侧斜出口内场噪声明显低于原出口方式，且声压级峰值降幅从轴频到4倍叶频呈上升趋势;(2)侧斜出口方式外辐射声功率和指向性声压均低于原出口方式，且声压在小流量工况最大，设计工况最小。从降噪角度考虑，侧斜出口方式优于原出口方式。 4.基于θmin=50°和叶片侧斜出口两方案建立了噪声优化新模型，并数值预测了其噪声优化效果。为进一步试验验证，搭建了离心泵振动噪声测试台，并加工了叶轮模型，利用DASP V10数据采集和信号处理软件进行振动噪声测试，测试结果表明:(1)优化模型达到了水力性能要求，加宽了高效运行区域，且设计工况效率提升了2.6％;(2)振动加速度随流量增大而增大，且优化模型整体较原模型有大幅下降，其中轴频和叶频处最大降幅分别为0.59m/s2和0.3 m/s2;(3)相比原模型，优化模型测试噪声下降明显，且流量越大降幅越大，优化模型噪声信号主频仍为叶频，叶频处噪声下降值最大为7.9dB。 |
| 作者： | 黄浩钦 |
| 专业： | 流体机械及工程 |
| 导师： | 刘厚林;王勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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