离心泵用赫姆霍兹水消声器研究
离心泵流动诱导噪声的研究如今已是泵研究领域内的热点之一,对其的噪声控制技术也是重中之重。但是其噪声理论及控制技术研究都处于起始阶段。基于实验和数值模拟的方法,研究了离心泵出口压力脉动特性,以及采用赫姆霍兹水消声器降低沿离心泵出口管路传播的辐射噪声,对环境保护及国防建设具有重要意义。本文是在国家自然科学基金“离心泵内部非定常流动诱导振动和噪声的理论研究(50979034)”、国家杰出青年科学基金“离心泵基础理论和节能关键技术研究(50825902)”以及江苏省自然基金攀登项目“离心泵内部流动诱导振动噪声机理及其主动控制技术研究(09KJB570001)”的资助下,对离心泵内部流场、噪声特性及控制方法进行了数值模拟与实验研究,主要研究工作和成果有:
1.总结并分析了离心泵产生流动诱导噪声的主要原因,并阐述了噪声控制技术的研究现状。
2.采用CFX软件计算了不同流量下离心泵出口的压力脉动特性。结果发现离心泵出口压力脉动的主要峰值频率处于叶片通过频率及其二次倍频处,且峰值非常明显。因此,提出采用赫姆霍兹水消声器降低沿离心泵管路传播的流动诱导噪声。
3.采用Virtual.Lab软件计算了不同结构赫姆霍兹水消声器的声学特性,并分析了水消声器结构对共振频率及传递损失的影响规律,结果表明:
(1)共振频率随连接管长度的增加而降低,当并联两个连接管时,共振频率成倍地增加,且传递损失也明显增大。
(2)串联和并联共振腔可以同时出现多个共振频率,但串联共振腔产生的共振频率向其各自单腔共振频率的两端移动,传递损失有所下降,且各腔内共振频率相互影响。并联共振腔产生的共振频率向其各自单腔共振频率的内部移动,同时传递损失大幅增加,各腔内传递损失互不干扰。
4.根据计算流体力学理论分别计算并分析了不同结构赫姆霍兹水消声器的流动性能,结果表明:赫姆霍兹水消声器内主要压力损失为主管道内的沿程压力损失及共振腔内局部压力损失;随着共振腔长度的增加,赫姆霍兹水消声器共振腔内局部压力损失有减小的趋势。
5.对不同连接管长度的赫姆霍兹水消声器进行了实物加工,并进行了实验研究,与数值模拟结果进行了对比分析,验证了数值计算的可行性。
本文通过理论分析、数值计算及实验研究的方法对多种结构的离心泵用赫姆霍兹水消声器进行了研究,探讨了水消声器结构对声学性能及流动性能的影响,为今后离心泵噪声控制技术做铺垫。
离心泵;声学性能;流动性能;数值模拟;赫姆霍兹水消声器
江苏大学
硕士
化工过程机械
袁建平
2012
中文
TH311;TH122
73
2012-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）