船用離心泵流體誘導(dǎo)噪聲研究及聲優(yōu)化.pdf

1、船用離心泵是艦船輔助機(jī)械的重要組成部分，對(duì)船舶系統(tǒng)的正常運(yùn)作起著至關(guān)重要的作用，其運(yùn)行時(shí)的噪聲問(wèn)題也對(duì)工作環(huán)境舒適性及艦船安全性有著極大影響，鑒于艦船運(yùn)行環(huán)境的獨(dú)特性，對(duì)船用離心泵進(jìn)行噪聲研究顯得尤為重要。當(dāng)前流體誘導(dǎo)噪聲是船用離心泵噪聲研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，而葉輪作為離心泵的核心部件，其對(duì)流體誘導(dǎo)噪聲起著至關(guān)重要的作用。本文旨在研究葉輪葉片形式對(duì)船用離心泵流體誘導(dǎo)噪聲影響，并進(jìn)一步提出噪聲優(yōu)化方案。本文主要工作和研究成果有:
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2、.較為系統(tǒng)地歸納了離心泵的噪聲問(wèn)題，詳細(xì)地總結(jié)了國(guó)內(nèi)外離心泵流體誘導(dǎo)噪聲的研究進(jìn)展，并提出了本文的主要研究路線。介紹了流體計(jì)算及流體誘導(dǎo)噪聲理論基礎(chǔ)。
　　2.基于轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡理論提出了葉片不等間距葉輪設(shè)計(jì)方法，以一臺(tái)比轉(zhuǎn)數(shù)為132.7的船用離心泵為研究對(duì)象，采用試驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)值計(jì)算方法詳細(xì)研究了5種葉片不等間距方案對(duì)泵綜合性能，尤其是流體誘導(dǎo)噪聲的影響。研究結(jié)果表明:(1)不等間距模型揚(yáng)程均小于原模型，且葉片最小角間距θmin越小

3、，性能下降越明顯;(2)與原模型相比，不等間距模型脈動(dòng)分布更為密集，且葉輪徑向力和軸向力整體更小;(3)不等間距模型內(nèi)場(chǎng)噪聲較原模型有一定下降，且145Hz及其諧頻上出現(xiàn)了聲壓級(jí)峰值，θmin=50°模型內(nèi)場(chǎng)噪聲波動(dòng)更平穩(wěn);(4)不等間距模型能降低葉頻處外輻射聲壓，但增大了145Hz處聲壓，θmin=50°模型更能兼顧葉頻和145Hz處輻射噪聲特性。整體來(lái)看，θmin=50°模型噪聲性能更優(yōu)。
　　3.將原葉片出口邊修改為側(cè)斜出口

4、形式，并通過(guò)噪聲數(shù)值仿真分析了葉片出口邊側(cè)斜對(duì)離心泵流體噪聲的影響，分析結(jié)果表明:(1)葉片側(cè)斜出口內(nèi)場(chǎng)噪聲明顯低于原出口方式，且聲壓級(jí)峰值降幅從軸頻到4倍葉頻呈上升趨勢(shì);(2)側(cè)斜出口方式外輻射聲功率和指向性聲壓均低于原出口方式，且聲壓在小流量工況最大，設(shè)計(jì)工況最小。從降噪角度考慮，側(cè)斜出口方式優(yōu)于原出口方式。
　　4.基于θmin=50°和葉片側(cè)斜出口兩方案建立了噪聲優(yōu)化新模型，并數(shù)值預(yù)測(cè)了其噪聲優(yōu)化效果。為進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證，搭

5、建了離心泵振動(dòng)噪聲測(cè)試臺(tái)，并加工了葉輪模型，利用DASP V10數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理軟件進(jìn)行振動(dòng)噪聲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明:(1)優(yōu)化模型達(dá)到了水力性能要求，加寬了高效運(yùn)行區(qū)域，且設(shè)計(jì)工況效率提升了2.6％;(2)振動(dòng)加速度隨流量增大而增大，且優(yōu)化模型整體較原模型有大幅下降，其中軸頻和葉頻處最大降幅分別為0.59m/s2和0.3 m/s2;(3)相比原模型，優(yōu)化模型測(cè)試噪聲下降明顯，且流量越大降幅越大，優(yōu)化模型噪聲信號(hào)主頻仍為葉頻，葉頻處噪聲