本文在國(guó)家杰出青年基金（50825902）和江蘇省自然科學(xué)基金創(chuàng)新學(xué)者攀登項(xiàng)目（BK2009006）的資助下開(kāi)展工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,泵的應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大,并發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而,空化這一世紀(jì)難題,一直制約著水泵行業(yè)的發(fā)展,不僅限制了泵的高效運(yùn)行范圍和小型化的實(shí)現(xiàn),還影響了泵的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。為了獲得離心泵內(nèi)部空化特性及其誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的機(jī)理和傳播規(guī)律,并為低振動(dòng)低噪聲離心泵水力設(shè)計(jì)方法的建立提供基礎(chǔ),本文采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法對(duì)離心泵內(nèi)部的空化特性以及空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲進(jìn)行了研究。本文的主要工作和創(chuàng)造性成果有：1.對(duì)離心泵內(nèi)部流動(dòng)分別進(jìn)行了單相定常計(jì)算、空化定常計(jì)算和空化非定常計(jì)算。首先對(duì)單相定常計(jì)算時(shí)的收斂精度、邊界條件和湍流模型等因素進(jìn)行了比較,計(jì)算結(jié)果表明：（1）收斂精度10-4即可以滿足要求且計(jì)算時(shí)間比收斂精度10-5縮短近一倍：（2）全壓進(jìn)口、質(zhì)量流量出口與流速進(jìn)口、壓力出口兩種常用邊界條件的計(jì)算結(jié)果相近；（3）對(duì)于低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵SST湍流模型的計(jì)算精度較高,對(duì)于中高比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型的計(jì)算結(jié)果較好。然后以單相定常計(jì)算結(jié)果為初... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 空化的產(chǎn)生與破壞機(jī)理研究現(xiàn)狀
    1.3 空化流數(shù)值模擬的研究進(jìn)展
        1.3.1 基于勢(shì)流理論的空化模型
        1.3.2 基于N-S方程的空化模型
    1.4 泵內(nèi)部流體誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的研究進(jìn)展
        1.4.1 不穩(wěn)定流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的研究
        1.4.2 空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的研究
    1.5 泵空化控制的研究進(jìn)展
        1.5.1 優(yōu)化泵過(guò)流部件的水力設(shè)計(jì)
        1.5.2 改善泵結(jié)構(gòu)與工藝
    1.6 本文的研究工作
第二章 泵空化及流體誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的基本理論
    2.1 泵空化的基本方程
    2.2 流體誘導(dǎo)噪聲的基本理論
        2.2.1 聲基礎(chǔ)理論
        2.2.2 流體噪聲源分析
    2.3 流體誘導(dǎo)振動(dòng)的水力激勵(lì)
第三章 離心泵內(nèi)部空化特性的數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 空化模型
        3.1.4 邊界條件
        3.1.5 控制方程的離散與求解
    3.2 計(jì)算模型與網(wǎng)格劃分
        3.2.1 計(jì)算模型
        3.2.2 網(wǎng)格劃分
    3.3 空化數(shù)值模擬方法
        3.3.1 單相定常計(jì)算
        3.3.2 空化定常計(jì)算
        3.3.3 空化非定常計(jì)算
        3.3.4 出口壓力脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量
    3.4 本章小結(jié)
第四章 離心泵流體誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    4.2 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)步驟
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)方案
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    4.3 離心泵空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 空化性能曲線
        4.3.2 空化誘導(dǎo)振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.3.3 空化誘導(dǎo)噪聲特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.4 不同葉輪出口寬度離心泵流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.4.1 能量特性曲線
        4.4.2 流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.4.3 流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.5 不同葉片出口角離心泵流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.5.1 能量特性曲線
        4.5.2 流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.5.3 流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 葉輪重要幾何參數(shù)對(duì)離心泵空化特性的影響
    5.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離心泵空化性能預(yù)測(cè)模型
        5.1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定
        5.1.2 訓(xùn)練樣本及其歸一化處理
        5.1.3 預(yù)測(cè)模型的建立和訓(xùn)練
        5.1.4 網(wǎng)絡(luò)的仿真和回歸分析
    5.2 葉片數(shù)對(duì)離心泵空化特性的影響
        5.2.1 葉片數(shù)對(duì)離心泵空化性能影響的CFD研究
        5.2.2 葉片數(shù)對(duì)離心泵空化性能影響的實(shí)驗(yàn)研究
        5.2.3 不同葉片數(shù)模型泵的振動(dòng)特性
        5.2.4 不同葉片數(shù)模型泵的噪聲特性
    5.3 葉片進(jìn)口沖角對(duì)離心泵空化特性的影響
        5.3.1 葉片進(jìn)口沖角對(duì)空化性能影響的CFD研究
        5.3.2 葉片進(jìn)口沖角對(duì)離心泵空化性能影響的實(shí)驗(yàn)研究
        5.3.3 不同葉片進(jìn)口沖角模型泵的振動(dòng)特性
        5.3.4 不同葉片進(jìn)口沖角模型泵的噪聲特性
    5.4 葉片包角對(duì)離心泵空化特性的影響
        5.4.1 葉片包角對(duì)空化性能影響的CFD研究
        5.4.2 葉片包角對(duì)離心泵空化性能影響的實(shí)驗(yàn)研究
        5.4.3 不同葉片包角模型泵的振動(dòng)特性
        5.4.4 不同葉片包角模型泵的噪聲特性
    5.5 本章小結(jié)
第六章 離心泵內(nèi)部空泡分布與振動(dòng)噪聲特性的關(guān)系
    6.1 研究模型
    6.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
    6.3 離心泵空化性能的數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.1 計(jì)算網(wǎng)格及數(shù)值模擬方法
        6.3.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比
    6.4 離心泵空泡分布的非定常數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.5 離心泵全流量范圍內(nèi)能量及振動(dòng)噪聲特性的實(shí)驗(yàn)研究
        6.5.1 水箱增加前后的能量特性對(duì)比
        6.5.2 離心泵全流量范圍內(nèi)的振動(dòng)噪聲特性
    6.6 離心泵空化誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲特性的實(shí)驗(yàn)研究
    6.7 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 研究總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀博士學(xué)位期間取得的相關(guān)科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]艦艇水動(dòng)力噪聲的數(shù)值分析與拖曳模測(cè)試技術(shù)研究[D]. 高霄鵬.上海交通大學(xué) 2007
[2]超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格并行數(shù)值模擬研究[D]. 王蘭.中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 2007
[3]空化初生機(jī)理及比尺效應(yīng)研究[D]. 楊慶.四川大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2933139