空化噪声的实验研究

本文是一项空化噪声实验研究的总结报告。文中描述了空化噪声的基本特性,并在空化噪声的相似、空化噪声的极值和空化噪声的控制等方面提供了有意义的实验结果。     

附壁射流的空化类型及其声辐射特性

本文简述了用NHC型噪声测试系统和常规声测手段,对附壁射流空化进行了系统的试验研究。研究成果表明:(1)附壁射流流场内作用不同的局部压力,会出现三种不同类型的空化,它们具有各自的声辐射特征:(2)在不同的流速和压力情况下,外形和空化数相近的分离型空化,具有含气型和蒸汽型两种,它们在声压脉冲波形和噪声频谱上有明显差别,(3)附壁射流的初生空化数不随流速变化,但随扩大比增加而增大。文中指出,可利用空化噪声的频谱和声辐射波形来判别空化类型及空化发展程度。     

空化噪声量测结构的声学性能研究

本文从理论上分析了在水流空化声测研究中空化噪声量测结构的声学性能。提出了判断空化噪声传声窗声学性能的两个条件,第一,工作液体和传声窗特性阻抗匹配条件:ρ_1C_1=ρ_2C_2;第二,空化噪声谱频域的最大频率f_(max)(或最小波长λ_(min))条件:f_(max)≤C/(60D)(或λ_(min)/D≥60)。若传声窗满足其中任一条件,就可以获得较好的声测效果。同时,对此结果进行了试验验证,试验结果和理论分析结果吻合很好。 根据这两个条件,本文对目前常规使用的有机玻璃传声窗的声学性能进行了分析。结果表明:对于清水空化的声测研究而言,其阻抗比r_(21)=2.18,不满足ρ_1C_1=ρ_2C_2条件,而且实际空化噪声谱频域很难满足f_(max)≤V/(60D)条件。因此,有机玻璃材料传声窗的传声效果并不理想,其声学性能不如聚乙烯材料更好。     

垂直汇流漩涡空化的声测研究

漩涡空化一直是空化空蚀研究中的一个重要问题。本文根据工程中交汇水流漩涡空化空蚀的实例,设计并制造了垂直汇流漩涡空化空蚀的试验模型,用NHC型水下噪声多通道瞬态采集、存贮和处理系统研究了这种漩涡空化的流动形态和空化噪声特征,首次给出了这种漩涡空化模型空化数的计算式、空化噪声声压级与流速及支流管厚度的定量关系。     

弹性材料附近空化泡溃灭噪声特性试验研究

为进一步认识弹性材料附近空化泡的溃灭噪声特性,开展了不同弹性材料附近空化泡溃灭噪声试验.试验中高速摄像机提供了空化泡与弹性边界的形态图像,低压脉冲装置用于产生电火花空化泡,空化泡噪声监测系统提供了空化泡溃灭噪声强度.结果 表明:空化泡溃灭噪声传播经过弹性材料时会有一定程度的衰减.不同弹性边界条件下,空化泡溃灭噪声随无量...     

壅塞空化器空化噪声实验研究

为了避免水力机械产生空蚀破坏,目前对空化噪声的研究主要集中在空泡的初生问题,而为了有效利用空泡溃灭能量,研究空化时空泡溃灭强度的报道却较为少见。该文在不同背压下,利用水听器对不同壅塞管直径的壅塞空化器测试空化噪声信号,采用声压级差法和噪声能量比值法分析测试结果,探索壅塞管直径和背压对壅塞空化器空化特性的影响。结果表明:空化噪声信号的声压级差法和噪声能量比值法分析的结果基本一致,壅塞空化器在背压孔当量直径d=3.5―6.0 mm的背压范围内,都会产生明显的空化;不同壅塞管直径的壅塞空化器产生强烈空化都有相应的最佳背压范围,且随着壅塞管直径的增大,最佳背压范围会逐渐缩小;在最佳背压范围内,壅塞管直径和背压的变化对壅塞空化器产生的空化强度影响较小。研究成果完善了壅塞空化器设计的理论基础。     

水流空化现象的声学检测法及空化噪声的脉冲记数率

本文分析了空化噪声的基本特性。空化噪声的频域统计参数能给出有关空化流特征的某些信息,同样,其时域统计参数亦能给出有关空化流特征的某些信息,而且某些时域的信息可能更为直观。本文讨论了空化噪声平均脉冲记数率与空化数之间的关系,实验指出平均脉冲记数率可以定量地反映空化流的发展状态.     

隔河岩电站1号水轮机水力稳定性的若干问题研究

根据原型实测动水压力、空化噪声、补气、大轴摆度及水轮机检查等成果,研究了水轮机水力稳定性.成果表明:在168～233 MW负荷区,水轮机存在低频涡带空化,脉动压力、补气、噪声、摆度等大幅度增加,尤其在177 MW附近脉动压力和大轴摆度已达到甚至超过厂商保证值;在所研究负荷范围内,水轮机都存在高频激波空化噪声,主要发生在转轮叶片及缝隙中,在满负荷时最为明显,研究发现已出现空蚀前兆.     

掺气气泡对减压实验测量结果的影响

根据气泡的声学特性,对掺气水流中气泡可能对减压实验中声压级差和空化噪声强度测量结果造成的影响作了初步的理论探讨。研究表明,气泡对声波的吸收对空化初生的判别并无影响,对空化噪声强度的影响不可忽略。     

二维绕流场中游移型空化诱生压强频谱分析

本文应用频域分析技术对二维绕流场中游移型空化诱生压力谱特性进行了数学描述,并计算了弓形体绕流场及Venturi型空化敏感仪在空化流时空泡溃灭压强功率谱。结果表明:游移型空化诱生压力谱特性具有白噪声性质,不因绕流场形态而异,但它与振荡型的片状空化压力谱特性则截然不同。     

基于CEEMDAN与RNN算法的离心泵空化状态识别研究

离心泵在发生空化时会产生蕴含特征信息的噪声信号,且随着空化程度的增加,噪声信号特征也会发生变化。该文针对离心泵空化状态识别的问题,提出了一种基于完全自适应集合经验模态分解(CEEMDAN)算法和循环神经网络(RNN)相结合的离心泵空化状态识别方法。通过空化性能试验获取不同空化状态的噪声信号数据,并进行频域分析获取其特征频段范围;引入CEEMDAN算法对信号数据进行分解获得相应的固有函数模态(IMF)分量,选取峭度较大的分量进行频域分析,并选择符合特征频段的分量进行功率谱熵计算以构造特征向量集合,发现空化与非空化状态下,功率谱熵值区分明显,在非空化时均值为0.55,空化时均值为1.05。最后将特征分量集合输入循环神经网络完成模式识别,选取最优模型。验证实验数据分析表明：采用CEEMDAN和RNN算法相结合的模型可以有效提取离心泵空化噪声的特征并进行空化状态识别,最高识别率达92.4%,为离心泵故障诊断提供了新的方法。     

不同掺气孔径下水流空化特性试验研究

空化数反映了压力变化对水流空化特性的影响.该文基于浙江工业大学水力学实验室设计的直流式水洞,利用先进的量测设备对空化区中空化特性进行了试验研究.通过对不同流速不同掺气孔径下圆柱突体上下游空化数的对比分析,得出了不同掺气孔径下空化数的变化趋势有关的结论.该结论可供设计优化掺气设施时参考.     

我国近年来空泡研究进展

我国自七十年代末期开展空泡研究以来,由于造船工业、水利工程及水力机械各方面生产的需要,对空泡研究如空化核及其对空化起始的效应、空泡流、空泡剥蚀诸方面已取得良好的成果。对空泡噪声、泡动力学及空泡剥蚀预报有待进一步开展。     

小浪底工程1号孔板泄洪洞水流空化原型试验研究

在库水位为210.18～210.28 m之间时,对小浪底水利枢纽工程1号孔板泄洪洞泄洪情况下多级孔板水流空化特性进行了原型试验。对弧形工作闸门在连续开启过程中各级孔板水流噪声的频谱分析发现,闸门孔口相对开度e/a为0.9时,第二级和第三级孔板处水流噪声声压级突然增加10 dB以上,表明开始出现空化水流,相应三级孔板的水流空化数分别为5.85、5.65和5.03,该结果与考虑缩尺影响修正后的模型试验研究结果基本一致。     

水流初生空化噪声机理分析及试验研究

根据水流的初生空化特性,对其发生发展过程在模型和原型进行系统的试验观测。试验和理论分析表明,水流的初生空化和空蚀可以利用常压水洞来模拟。与减压箱试验结果的比较可知常压水洞更可信和合理。水流的初生空化噪声频率不仅与汽化压力和流体的特性有关,而且还与流体的环境压力分布和速度分布有关,与空化类型关系更为密切。试验和计算表明初生空化噪声频率的分布频段为10kHz—12.5kHz。     

三峡大坝排沙孔原型观测及通气管阀门操作优化研究

三峡大坝排沙孔工作门在高水头条件下启闭,且闸门后为有压流,闸门启闭过程中的水力特性复杂,水流空化等问题一直受到各方关注。研究介绍了三峡大坝排沙孔工作闸门启闭的水力学原型观测成果,三峡大坝设有7个排沙孔、2个冲沙孔和1个排沙洞,以左厂1号、2号排沙孔为监测对象,重点监测了通气孔风速、空气噪声、工作闸门区水下空化噪声。观测结果显示：当闸门处于开高3.8 m以上位置时,通气管被水流充满而不能补气,并开始成为分流通道,而且排沙孔工作闸门后通气管在大开度和全开状态下的分流会造成局部空化和声振的问题。经研究制定了合理的排沙孔工作闸门与通气管阀门适时配合操作原则。经过现场验证,采用该优化操作原则,初步解决了排沙孔工作闸门区的局部空化问题及闸门启闭过程中的声振问题。     

江苏古邳泵站混流泵装置模型试验

泵装置物理模型试验是检验和优化泵装置水力性能的重要手段。对古邳泵站的立式混流泵装置整体进行了能量性能、空化性能、振动及噪声测试等物理模型试验,以获取该泵装置的综合性能。试验结果表明:该混流泵装置有着较高的效率,在较大的运行工况范围内叶轮空化性能良好,且振动和噪声均满足国家规范。     

水轮机空化声发射信号的提升小波改进阈值降噪方法研究

针对水轮机运行时噪声对水轮机空化信号的影响和传统小波阈值的局限性,建立了基于提升小波改进阈值的水轮机空化声发射信号降噪方法。该方法首先利用提升小波变换对信号分解得到多个小波系数,然后利用改进的阈值函数对小波系数进行阈值降噪,将降噪后的新的小波系数进行提升小波重构。采用该方法分别对仿真信号和水轮机空化试验的声发射信号进行了降噪处理。结果表明:基于提升小波改进阈值降噪方法能有效地避免传统小波阈值降噪的局限性,在保留有用高频信号的同时有效地减少噪声成分,为后续水轮机空化特征提取提供保障。     

非均匀流下桨叶侧斜对螺旋桨空化和压力脉动的影响

侧斜对螺旋桨的水动力性能及空化性能均有十分重要的影响,该文基于k-ωSST湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对非均匀流条件下四个不同侧斜螺旋桨周围的非定常空化流动情况进行了数值模拟研究。首先进行了螺旋桨水动力性能和空化特性计算,通过与试验结果对比,评估了网格数量的影响以及计算方法的可靠性。在此基础上探讨了侧斜对空化形态以及压力脉动的影响,结果表明：适当地增大侧斜可以使螺旋桨的平均推力得到提升。此外,侧斜的增加可以使桨叶徐徐切入船尾伴流,从而使螺旋桨空化体积的变化趋于平缓,进而有效地降低压力脉动,抑制振动和噪声,提高船舶运行的安全性和舒适性。     

水吸收及距离对减压试验的影响

根据水吸收及距离引起的声波衰减计算公式,对水吸收及距离可能对减压实验中空化噪声强度测量结果造成的影响作了初步的理论探讨。研究表明,水吸收及距离产生的声衰减在一定距离范围内对空化初生的判别并无影响,超过一定距离范围则水听器监测到的空化初生判别结果不再准确。