VRD16旋片真空泵氣動(dòng)噪聲和結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲的數(shù)值計(jì)算及降噪分析.pdf

1、由于旋片泵的工作原理及結(jié)構(gòu)特性，振動(dòng)和噪聲是不可避免的。國(guó)外廠家很早就注意對(duì)其進(jìn)行減振降噪，其產(chǎn)品的噪聲一般比國(guó)產(chǎn)泵低10dB(A)左右，國(guó)內(nèi)用戶近年來(lái)對(duì)減小振動(dòng)和噪聲的要求強(qiáng)烈，所以很有必要對(duì)其振動(dòng)噪聲進(jìn)行研究和控制。
　　本論文對(duì)VRD16旋片泵由于轉(zhuǎn)子慢偏心引起的振動(dòng)及腔體輻射噪聲、排氣噪聲、擋油罩和限位板的輻射噪聲進(jìn)行了數(shù)值化仿真分析研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)和油膜動(dòng)力潤(rùn)滑方法，對(duì)RD16旋片泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行

2、耦合數(shù)值化計(jì)算，其中油膜壓力數(shù)學(xué)模型采用Capone短軸承理論得到的解析解，并將得到的軸心運(yùn)動(dòng)參數(shù)與只進(jìn)行多體動(dòng)力學(xué)分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可知將油膜動(dòng)力潤(rùn)滑引入到多體動(dòng)力學(xué)分析中更符合實(shí)際情況。對(duì)比兩種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，可知兩軸垂直放置油膜壓力較大，將計(jì)算得到的油膜壓力進(jìn)行傅里葉變換，并將其施加到腔體上，以MPC節(jié)點(diǎn)耦合的方法模擬螺栓連接，運(yùn)用有限元方法，在頻域內(nèi)求得了腔體的振動(dòng)響應(yīng)。用最小二乘法對(duì)油膜壓力進(jìn)行擬合，濾掉其高頻振動(dòng)，經(jīng)傅里葉變

3、換后，其200Hz-400Hz處與實(shí)驗(yàn)不符，所以本論文對(duì)腔體的振動(dòng)響應(yīng)的計(jì)算考慮了油膜壓力的高頻部分。將400Hz以內(nèi)腔體的振動(dòng)響應(yīng)與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，其理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本符合，可間接證明整個(gè)頻帶內(nèi)的計(jì)算符合實(shí)際情況。由于油膜壓力頻帶較寬，激起了腔體的前14階共振模態(tài)，所以腔體的振動(dòng)較大。以計(jì)算得到的腔體的振動(dòng)響應(yīng)為邊界條件，運(yùn)用邊界元方法，計(jì)算得到了腔體的輻射噪聲。通過(guò)改變油膜間隙的大小，對(duì)油膜壓力進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，減小其幅值并穩(wěn)定其

4、波動(dòng)量，從而減小腔體的振動(dòng)。
　　根據(jù)VRD16旋片泵的結(jié)構(gòu)，計(jì)算了壓縮腔面積、入口壓力、排氣速度等參數(shù)，并以此作為流場(chǎng)分析的邊界條件。運(yùn)用大渦模擬方法對(duì)VRD16旋片泵排氣腔流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，得到排氣腔內(nèi)流場(chǎng)的壓力、速度等參數(shù)。將排氣腔內(nèi)的壁面壓力進(jìn)行傅立葉變換，生成偶極子噪聲源，運(yùn)用聲學(xué)有限元方法和LMS Virtual.Lab軟件中AML技術(shù)計(jì)算排氣腔遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲。經(jīng)對(duì)比，在2500Hz以下高真空腔內(nèi)的氣動(dòng)噪聲明顯高于低真空腔內(nèi)的氣

5、動(dòng)噪聲，而在2500Hz以上，兩腔內(nèi)氣動(dòng)噪聲值相差不是很大。通過(guò)對(duì)擋油罩內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行分析，得出其由于壁面波動(dòng)而引起較多漩渦，所以將擋油罩內(nèi)流道進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)后部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力波動(dòng)明顯降低，經(jīng)計(jì)算得到，高真空區(qū)域場(chǎng)點(diǎn)聲功率級(jí)平均降低7.70dB，低真空區(qū)域場(chǎng)點(diǎn)聲功率級(jí)平均降低6.92dB，高真空區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)Field Point聲壓級(jí)平均降低8.72dB，低真空區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)Field Point聲壓級(jí)平均降低7.83dB。通過(guò)增加排氣口

6、的方法，對(duì)高真空腔流道進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)計(jì)算高真空腔內(nèi)氣動(dòng)噪聲有明顯的降低，場(chǎng)點(diǎn)聲功率級(jí)平均降低31.62dB，監(jiān)測(cè)點(diǎn)Field Point聲壓級(jí)平均降低31.33dB。
　　運(yùn)用流固耦合技術(shù)，對(duì)擋油罩和限位板的振動(dòng)響應(yīng)和輻射噪聲進(jìn)行了計(jì)算，得到了擋油罩和限位板的振動(dòng)響應(yīng)，其振動(dòng)位移和速度在某一恒定值附近振蕩，所以擋油罩和限位板的振動(dòng)呈收斂狀態(tài)，即最終擋油罩和限位板在氣流的作用下發(fā)生靜變形，所以由氣體壓力引起的固體振動(dòng)和輻射噪聲并不大。