【摘要】：本研究受國家自然科學基金“氣液兩相流下離心泵內(nèi)部流動機理及其流動誘導特性研究”(51779107),國家重點研發(fā)項目課題(2018YFC0810505)和江蘇大學高級人才基金項目(15JDG048)資助,也是其主要研究內(nèi)容之一。洗衣機是改善全球人民生活水平的一種必不可少的家用電器,作為核心部件的微型泵是決定洗衣機性能的關(guān)鍵。由于結(jié)構(gòu)緊湊和通常采用上排水方式,洗衣機微型泵內(nèi)部的流場復雜。隨著水位的降低,泵在排水末期(稱之為空排期)處于輸送空氣-水混合物狀態(tài),并產(chǎn)生不穩(wěn)定的流動。這種不穩(wěn)定的流動不僅導致泵性能的惡化,而且還引起較大的振動和噪音,這可能會降低洗衣機的聲學質(zhì)量并影響用戶體驗。此外,國家對綠色環(huán)保很注重,這意味著用戶和市場將對洗衣機的質(zhì)量提出更高的要求。因此,對洗衣機排水泵的內(nèi)部流動和噪聲特性進行研究具有理論意義和工程價值。項目首先討論了流動噪聲的產(chǎn)生機理,然后在一定負荷條件下,對流質(zhì)為純水和不同含氣量的空氣-水混合物進行泵性能試驗和數(shù)值模擬,最后研究了模型泵的內(nèi)部流動和流動引起的振動噪聲,為深入了解排水泵在空氣-水混合物狀態(tài)的工作原理并提高排水泵的性能提供參考。研究內(nèi)容主要涉及以下幾點:1.首先,本文介紹了洗衣機微型泵和普通離心泵內(nèi)部不穩(wěn)定流動,并分析了噪聲產(chǎn)生的原因。然后,對模型泵進行特性實驗,檢驗水力性能和聲學特性。實驗表明隨著流速的增加,水頭緩慢下降,泵效率降低,模型泵的效率與產(chǎn)品制造商的實驗值非常一致。此外,該研究還包括在四種不同流速下進行兩相流的外特性實驗,通過壓縮機調(diào)節(jié)泵入口處的氣體含量。在不同氣體含量和不同流速下,流量揚程曲線顯示出相對合理的下降趨勢。此外,噪聲實驗表明模型泵運行周期可分為三個階段:啟動期,正常排水期和空排期。由于空氣-水兩相流動,空排期的噪聲水平高于正常排水期。此外,頻域分析還顯示空排期在各頻段的聲壓級均較正常排水期高。2.為了研究模型泵在純水條件(正常排水期)和空氣-水兩相流條件(空排期)內(nèi)部的流場,進行了基于性能試驗和噪聲實驗的數(shù)值模擬。在純水條件下獲得的揚程結(jié)果顯示出模擬值與實驗值之間的一致性,并且泵在設(shè)計流量下表現(xiàn)出最大模擬效率為21.07%。此外,基于兩種不同的湍流模型(k-omega和k-epsilon)計算純水的內(nèi)部流場,并且在不同的入口空氣含量和部分負荷條件下使用多相流動模型計算兩相流的內(nèi)部流場。得到四種流速條件下的內(nèi)部流動和氣相分布的結(jié)果。結(jié)果表明,當氣體含量為1%時,氣體對排水泵的影響較小。隨著氣體含量的增加,流量揚程曲線下降的斜率變大,隨著流量從設(shè)計值降到最低,氣體含量對泵性能的影響開始增加。此外,當氣體含量增加1-2%時,揚程突然減小,并且揚程下降曲線對于所有流量條件下變得更不規(guī)律。另外,在較低的氣體含量條件下,受到葉輪流動通道中周邊壓力梯度的影響,氣體首先積聚出現(xiàn)在葉片區(qū)域和葉片后部附近。隨著入口氣體含量增加,氣泡逐漸形成更大的氣團并阻塞葉輪流動通道,這又削弱了排水泵的功能。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O359;TM925.33

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