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

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級別】：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)生與破壞機理研究現(xiàn)狀
    1.3 空化流數(shù)值模擬的研究進展
        1.3.1 基于勢流理論的空化模型
        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)振動噪聲的研究進展
        1.4.1 不穩(wěn)定流動誘導(dǎo)振動噪聲的研究
        1.4.2 空化誘導(dǎo)振動噪聲的研究
    1.5 泵空化控制的研究進展
        1.5.1 優(yōu)化泵過流部件的水力設(shè)計
        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)振動的水力激勵
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 計算模型與網(wǎng)格劃分
        3.2.1 計算模型
        3.2.2 網(wǎng)格劃分
    3.3 空化數(shù)值模擬方法
        3.3.1 單相定常計算
        3.3.2 空化定常計算
        3.3.3 空化非定常計算
        3.3.4 出口壓力脈動實驗測量
    3.4 本章小結(jié)
第四章 離心泵流體誘導(dǎo)振動噪聲的實驗研究
    4.1 實驗測試系統(tǒng)
        4.1.1 實驗裝置
        4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    4.2 實驗方案與實驗步驟
        4.2.1 實驗方案
        4.2.2 實驗步驟
    4.3 離心泵空化誘導(dǎo)振動噪聲實驗結(jié)果
        4.3.1 空化性能曲線
        4.3.2 空化誘導(dǎo)振動特性實驗結(jié)果及分析
        4.3.3 空化誘導(dǎo)噪聲特性實驗結(jié)果及分析
    4.4 不同葉輪出口寬度離心泵流動誘導(dǎo)振動噪聲實驗結(jié)果
        4.4.1 能量特性曲線
        4.4.2 流動誘導(dǎo)振動特性實驗結(jié)果及分析
        4.4.3 流動誘導(dǎo)噪聲特性實驗結(jié)果及分析
    4.5 不同葉片出口角離心泵流動誘導(dǎo)振動噪聲實驗結(jié)果
        4.5.1 能量特性曲線
        4.5.2 流動誘導(dǎo)振動特性實驗結(jié)果及分析
        4.5.3 流動誘導(dǎo)噪聲特性實驗結(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)對離心泵空化特性的影響
        5.2.1 葉片數(shù)對離心泵空化性能影響的CFD研究
        5.2.2 葉片數(shù)對離心泵空化性能影響的實驗研究
        5.2.3 不同葉片數(shù)模型泵的振動特性
        5.2.4 不同葉片數(shù)模型泵的噪聲特性
    5.3 葉片進口沖角對離心泵空化特性的影響
        5.3.1 葉片進口沖角對空化性能影響的CFD研究
        5.3.2 葉片進口沖角對離心泵空化性能影響的實驗研究
        5.3.3 不同葉片進口沖角模型泵的振動特性
        5.3.4 不同葉片進口沖角模型泵的噪聲特性
    5.4 葉片包角對離心泵空化特性的影響
        5.4.1 葉片包角對空化性能影響的CFD研究
        5.4.2 葉片包角對離心泵空化性能影響的實驗研究
        5.4.3 不同葉片包角模型泵的振動特性
        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)部空泡分布與振動噪聲特性的關(guān)系
    6.1 研究模型
    6.2 實驗測試系統(tǒng)
    6.3 離心泵空化性能的數(shù)值計算及實驗驗證
        6.3.1 計算網(wǎng)格及數(shù)值模擬方法
        6.3.2 數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果的對比
    6.4 離心泵空泡分布的非定常數(shù)值計算及實驗驗證
    6.5 離心泵全流量范圍內(nèi)能量及振動噪聲特性的實驗研究
        6.5.1 水箱增加前后的能量特性對比
        6.5.2 離心泵全流量范圍內(nèi)的振動噪聲特性
    6.6 離心泵空化誘導(dǎo)振動噪聲特性的實驗研究
    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
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】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2933139