本文關(guān)鍵詞：管道泵及其出口直管流動噪聲的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：管道泵具有結(jié)構(gòu)簡單,占地面積小,安裝維修方便等特點,在船舶運輸、城鄉(xiāng)給排水以及石油化工等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文以浙江某企業(yè)LPP100-390型立式管道泵為研究對象,基于計算流體力學、Lighthill聲比擬理論和模態(tài)分析等理論,對管道泵的內(nèi)部流動和出口直管的聲-固耦合進行求解和分析。本文的主要研究內(nèi)容有:1.采用數(shù)值模擬軟件ANSYS-CFD對管道泵不同流量的內(nèi)部流場進行數(shù)值計算,分析了泵內(nèi)部壓力場分布和渦量分布。同時,將外特性模擬結(jié)果與試驗值進行對比,結(jié)果顯示兩者基本吻合,從而證明了數(shù)值模擬方法的準確性與可靠性。2.在定常數(shù)值模擬計算的基礎(chǔ)上,對管道泵進行非定常數(shù)值模擬計算,分析泵內(nèi)部監(jiān)測點的壓力脈動情況,并利用聲學軟件LMS Virtual.Lab中的Acoustic模塊對蝸殼內(nèi)聲場的分布情況進行研究。結(jié)果表明:壓力脈動峰值主要集中在葉頻及其倍頻處;由于葉輪與蝸殼隔舌動靜干涉作用,隔舌附近處的壓力脈動現(xiàn)象最為明顯;從葉輪進口至出口位置,聲壓貢獻逐漸變大;蝸殼出口和隔舌附近的聲壓級較高,聲壓級隨著頻率的增加而降低,在葉頻時聲壓級達到最大值。3.利用數(shù)值模擬軟件Workbench對管道泵出口直管進行模態(tài)分析,同時分析了其模態(tài)振型和固有頻率,結(jié)果表明:出口直管的低階固有頻率與流體的壓力脈動頻率接近,容易發(fā)生共振,需要加以防范。4.對管道泵出口直管內(nèi)液柱聲模態(tài)的固有頻率進行理論計算,并繪制出相應(yīng)的聲模態(tài)示意圖。再利用聲學軟件LMS Virtual.Lab對液柱進行數(shù)值模擬計算。結(jié)果顯示:聲學模態(tài)的理論計算頻率和模擬頻率近似相等,聲模態(tài)分布圖也保持一致,表明數(shù)值模擬結(jié)果的準確性;聲學模態(tài)的固有頻率和流體壓力脈動的頻率不在發(fā)生共振的范圍內(nèi),故可以不考慮聲學共鳴的情況。5.在結(jié)構(gòu)模態(tài)和聲學模態(tài)的基礎(chǔ)上,利用LMS Virtual.Lab軟件對出口直管和液柱進行聲-固耦合分析,并對比分析耦合作用對結(jié)構(gòu)模態(tài)和聲學模態(tài)的影響。同時基于聲波導管理論,計算管道內(nèi)聲波的傳播情況。結(jié)果表明:聲-固耦合作用對結(jié)構(gòu)模態(tài)和聲學模態(tài)分布趨勢的影響不大;聲-固耦合作用對模態(tài)的固有頻率和振幅都產(chǎn)生了影響;不同激勵頻率下聲學響應(yīng)的聲壓級云圖可以由相應(yīng)的多個聲學模態(tài)進行擬合。本文通過CFX、Workbench和LMS Virtual.Lab對管道泵和出口直管進行數(shù)值模擬,分析了管道泵的內(nèi)部流場和蝸殼流道內(nèi)壓力脈動特性以及出口直管的結(jié)構(gòu)模態(tài)、聲學模態(tài)、耦合模態(tài)和聲傳播特性。為以后管道泵或出口直管的振動噪聲分析提供了參考。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH38

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