本文選題：潛水排污泵 + 多目標優(yōu)化　； 參考：《江蘇大學》2017年碩士論文

【摘要】：潛水排污泵可用于抽送生活污水、工業(yè)廢水和工業(yè)流程中含有固體顆粒懸浮物和纖維狀懸浮物的液體,廣泛應(yīng)用于市政、輕工、化工、建筑、礦山、冶金等行業(yè)。本文研究的潛水排污泵采用超厚葉片結(jié)構(gòu)的葉輪。在前期研究中發(fā)現(xiàn),超厚葉片結(jié)構(gòu)的葉輪可兼顧無堵塞高效率和無過載的統(tǒng)一,但若該葉輪水力設(shè)計不當易導(dǎo)致較大的振動和噪聲。因此針對具有超厚葉片的潛污泵振動噪聲問題,進行了數(shù)值計算和試驗研究,分析了壓力脈動、徑向力以及內(nèi)聲場和輻射聲場特性,并進行了多參數(shù)多目標優(yōu)化來降低噪聲。本文的主要研究內(nèi)容及取得成果如下:(1)系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外水泵流動振動噪聲研究的現(xiàn)狀,確定了潛水排污泵內(nèi)流噪聲和振動的主要影響因素,從而為完善了高效低噪無過載排污泵的水力設(shè)計方法打下一定基礎(chǔ)。(2)針對某一典型的WQS150-48-45原型潛污泵,按比例進行縮小,然后對縮小后的模型潛水排污泵進行全流場定常計算,得到的外特性數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果相吻合,驗證了數(shù)值計算的正確性。壓力脈動模擬結(jié)果與試驗結(jié)果趨勢也一致,模擬結(jié)果基本能反映出模型潛污泵內(nèi)壓力脈動的非定常特性,具有一定的參考價值,并且為聲場計算提供可靠的聲源信息。(3)采用直接邊界元法,以蝸殼和葉片表面壓力脈動作為偶極子聲源,對模型潛污泵進行內(nèi)聲場計算,得到了不同流量工況下不同蝸殼聲源聲壓級分布特性。通過分析進、出口聲壓級頻域分布,得到聲源傳播特性。建立了壓力脈動與內(nèi)聲場之間的聯(lián)系,從而尋求主動控制聲源的方法。研究蝸殼與葉輪匹配性對內(nèi)聲場分布的影響,并進行了噪聲試驗驗證,模型泵的出口噪聲數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好,可作為評判模型潛污泵內(nèi)部流動噪聲大小和頻域特性的參考依據(jù)。(4)基于聲振耦合計算模型潛污泵的外聲場,通過設(shè)置指向性場點、平面場點以及球面場點,分析外聲場輻射特性。建立了外聲場噪聲大小及分布特性與壓力脈動和徑向力的之間的關(guān)聯(lián)性,壓力脈動是影響外聲場噪聲大小的重要因素,噪聲極大值和極小值的位置與徑向力指向直接相關(guān)。本文計算了整機聲功率級,為降噪優(yōu)化提供了統(tǒng)一的噪聲評價標準。(5)建立了潛污泵振動噪聲試驗測試系統(tǒng),對不同蝸殼和葉輪組合的模型潛污泵進行振動噪聲信號采集,通過數(shù)據(jù)分析得到振動噪聲信號的時域和頻域分布特性,流動噪聲呈現(xiàn)寬頻特性,葉頻及其倍頻處呈現(xiàn)明顯的離散特征。采用2號方案蝸殼的模型潛污泵的揚程和機組效率最高,并且泵內(nèi)流動噪聲小于其它兩種組合的情況。隔舌與葉片的動靜干涉作用影響了流動誘導(dǎo)振動的主頻,也是誘導(dǎo)噪聲的主要原因,流動噪聲更易向蝸殼出口方向傳播。(6)應(yīng)用多目標優(yōu)化設(shè)計方法對原型潛污泵進行降噪優(yōu)化,基于最優(yōu)拉丁超立方試驗設(shè)計,得到相關(guān)變量的樣本點,并通過數(shù)值計算得到響應(yīng)值,構(gòu)建有關(guān)變量和響應(yīng)值的Kriging近似模型。在保證揚程和效率水平的前提下進行全局優(yōu)化,得到Pareto分布。對采用最優(yōu)降噪方案設(shè)計的新潛污泵進行數(shù)值模擬,驗證近似模型計算的準確性。優(yōu)化后新潛污泵內(nèi)的壓力分布更加均勻,湍動能明顯減小,噪聲明顯降低,達到了預(yù)期的目的。
[Abstract]:The main research contents and achievements of this paper are as follows : ( 1 ) The results are as follows : ( 1 ) It is found that the impeller of ultra - thick blade structure can take account of the non - constant characteristics of noise and vibration in the submersible sewage pump . ( 4 ) Based on the acoustic vibration coupling , the external acoustic field of the model submersible sewage pump is calculated . The relationship between the noise magnitude and the distribution characteristics of the external sound field and the radial force is analyzed by setting the directivity field point , the plane field point and the spherical field point .

【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH38

【參考文獻】

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本文編號：1778539