轴流泵内部流动诱导噪声数值研究

为改善轴流泵运行的稳定性,采用CFD方法和Lighthill声比拟理论,利用CFX对模型泵在0.55Q_(BEP)、0.6Q_(BEP)、0.9Q_(BEP)、Q_(BEP)、1.1Q_(BEP)流量下的轴流泵内部流场进行非定常模拟,并基于CFX数值模拟所得到的流动信息,根据FW-H方程提取叶片表面偶极子声源,并在LMS Virtual.Lab中采用内外声学直接边界元模型计算不同工况下的模型泵内叶频及其谐频处的内声场。研究结果表明,泵内边界上最大声压值随着流量的减小逐渐增大;叶片偶极子噪声在叶频96Hz处的深度失速工况泵内边界声压比最优工况下增大了28.9%;壳体偶极子噪声在轴频24Hz处的深度失速工况泵内边界声比最优工况下增大了6.5%,在叶频96 Hz时的深度失速工况泵内边界声压高于最优工况7%。     

离心泵叶轮内流动的油膜法测试

为了理解离心泵内部复杂的流动机理,揭示其内部的流动规律,以一叶轮形式为半开式的小型离心泵为例,采用表面油膜显示法,对其叶片及叶轮后盖板表面的流动情况进行了可视化试验研究。通过调整试剂成分比例,共设计6个试验方案,对比了不同油膜试剂的显示效果,并根据叶轮表面的流线分布对叶轮表面附近的流动情况进行了分析。试验结果证明了油膜显示法捕捉离心泵表面流动特征的可行性,为进一步理解离心泵内部复杂的流动机理提供依据。     

涂层厚度对双吸离心泵性能及内流的影响

为研究涂层厚度对离心泵性能和内部流场的影响,以扬黄泵站用双吸离心泵为例,分别对叶轮和蜗壳进行涂层处理,并对不同工况下叶轮和蜗壳不同涂层厚度的组合方案进行固液两相数值计算,同时对无涂层泵进行外特性试验。研究表明,同时对叶轮、蜗壳流道进行涂层处理比仅对蜗壳流道进行涂层处理对泵的性能影响要大;对叶轮和蜗壳同时进行涂层处理后叶轮背面进口边低压区最小,不仅有利于提高泵的空化性能,还有利于减小固相颗粒对叶轮流道和蜗壳出口边的磨损,但随着涂层厚度的增加,蜗壳出口处会出现回流现象。因此,综合考虑同时对叶轮、蜗壳表面进行涂层处理且厚度为2mm为宜。研究结果为应用涂层技术提高扬黄泵站用双吸泵的抗磨蚀性能提供了依据。     

混流泵内压力脉动测量与分析

以比转速为336的某导叶式混流泵为例,沿流体流动方向在泵进口、叶轮出口、导叶出口、泵出口4个位置设置监测点,对比了0.6Q_d、0.8Q_d、Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d(Q_d为设计流量)5种工况下的压力脉动情况。结果表明,泵进口和泵出口压力脉动幅值较低,导叶进口处脉动幅值最高,且小流量工况较大流量工况脉动剧烈,小流量工况下,泵内运行不稳定,出现回流、漩涡等,引起复杂、无规律的压力脉动;各工况下,泵进口处在叶频到7倍轴频范围内均出现了较为紊乱的脉动;与设计工况相比,非设计工况的脉动情况更为复杂。     

不同空化数下船用离心泵空化诱导噪声特性研究

为研究空化对船用离心泵流动诱导噪声的影响,试验分析了一台比转速ns=132.7的船用离心泵的扬程系数-空化数(ψ-σ)曲线和不同空化数下的空化诱导噪声。结果表明,随空化数减小,空化程度加剧,气泡从叶片进口边背面向叶片根部发展,空化诱导振动噪声呈先略微降低再升高的趋势,噪声能量由低频段向高频段转移;当空化数达到临界值,高阶叶频处声压峰值抬高;当空化程度十分严重时高频区域宽频带声压水平显著升高。     

叶片进口冲角对离心泵空化特性的影响

基于ANSYS CFX软件应用标准k-ε湍流模型、均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程对一比转数为89的模型泵在冲角变化时泵内的空化流场进行数值模拟.根据计算结果预测了模型泵无空化时的能量特性和空化时的空化性能,并分析了空化状态下叶轮中间流面上的空泡体积分布和叶片中间流线的载荷特性.研究表明,模型泵叶轮叶片冲角变化时,对设计点的扬程和效率影响不大,对于空化性能则存在一个最优值,不是冲角越大越好.     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。     

离心泵全计算域参数化造型软件开发

为了快速准确地生成离心泵全计算域,借助Visual C++6.0语言开发环境及MFC可视对话框技术,利用Pro/E的二次开发工具Pro/TOOLKIT及其相关接口函数,通过建立尺寸变量驱动三维实体模板,开发了离心泵全计算域参数化造型及装配软件P3D,并采用动态连接库通信方式调用MFC,设计了直观易用的可视化交互界面。实例表明,程序运行效果良好,能大幅提高工作效率。