【摘要】：自流減壓供水方式常用于高水頭電站,其中減壓閥是系統(tǒng)中重要的部件。減壓閥主要作用是將進口流體壓力降低至出口壓力,其實質是一個短距離內大量能量的損耗過程,因此產(chǎn)生噪聲是無法避免的。噪聲對人的身體健康有害,還會引起減壓閥結構振動,甚至發(fā)生共振造成破壞。因此,為了提高減壓閥的綜合性能,如何降低噪聲制造性能良好的減壓閥是一個重要的研究點。本文采用流場模擬、模態(tài)計算和內外聲場數(shù)值研究等方法針對某型號自流減壓閥供水減壓閥流致噪聲問題進行了數(shù)值研究,分析了減壓閥內部流動、壓力脈動、模態(tài)及內外聲場特性,提出了給閥芯背部安裝整流罩,來達到降低流致噪聲的目的。首先,對減壓閥的內部流動情況做了詳細研究。研究結果表明:在減壓閥低壓腔出現(xiàn)了大量的大尺度漩渦,低壓腔的流場十分紊亂,由渦引起的非定常流動是誘導產(chǎn)生流致噪聲的主要原因之一;此外,過流斷面處壓力梯度變化較大,也是引起流場不良流動進而產(chǎn)生流致噪聲的原因。第二,對減壓閥流場進行了瞬態(tài)計算,主要針對壓力脈動做了研究。研究結果表明:不同監(jiān)測點上的壓力脈動主頻基本不相同,說明減壓閥流場流動狀態(tài)雜亂無章,脈動呈現(xiàn)隨機性。其中,閥芯處的監(jiān)測點整體壓力脈動幅值較大,因此該處誘導噪聲的能力最強;低壓腔管壁處壓力脈動幅值次高;隔板處壓力脈動幅值最低,對噪聲的貢獻應該最弱。期間還進行了減壓閥殼體模態(tài)分析,結合壓力脈動分析,發(fā)現(xiàn)不會出現(xiàn)共振的情況。然后,為了找到噪聲貢獻量較大的部位,分別計算閥芯偶極子聲源、低壓腔管壁偶極子聲源以及隔板偶極子聲源所對應的內聲場。對內聲場分布和頻率響應分析,結果表明:閥芯偶極子對噪聲的貢獻量最大,低壓腔管壁偶極子對噪聲的貢獻量次之,隔板偶極子對噪聲的貢獻量最小,該結果與壓力脈動計算時所做的預估結果一致。此外,根據(jù)噪聲有效值計算結果,閥芯、隔板和低壓腔管壁對噪聲的貢獻量不可忽略,在計算減壓閥外輻射聲場時這幾個部位的偶極子聲源都要考慮。第四,利用間接邊界元方法,考慮殼模態(tài)影響的情況下對減壓閥外輻射聲場進行了計算,結果表明:減壓閥外聲場頻譜有明顯的主頻,頻率點為85Hz;減壓閥外輻射聲場低頻噪聲為主導,低頻時噪聲能量大,傳播能力強;對平面場點分析發(fā)現(xiàn),噪聲較大區(qū)域主要集中在低壓腔管壁附近;對外聲場指向性研究發(fā)現(xiàn)減壓閥外輻射聲場的偶極子特性比較明顯。在內外聲場的研究基礎上,提出閥芯背部安裝整流罩的方案來進行減噪優(yōu)化。優(yōu)化后,減壓閥流場有了一定程度的改善,大尺度渦的數(shù)量明顯減少;分析外輻射噪聲頻譜和平面場點分布情況,發(fā)現(xiàn)噪聲有了比較明顯的降低,最大降低了 10dB左右。
【圖文】：

根據(jù)圖紙對減壓閥進行三維建模。因為對減壓閥進行流場數(shù)值計算時閥體壁厚、底座、螺栓孔及調節(jié)裝置等結構對流場計算結果無影響，所以在建模過程中忽略了這部分結構。減壓閥三維建模剖面圖以內部結構如圖3-2所示。圖3-2減壓閥三維建模剖面圖及內部結構圖Fig.3-2 Three-dimensional modeling profile and internal structure diagram of pressure reducing valve該模型是按照實際尺寸以1:1的比例進行建模，其基本性能參數(shù)如表3-1所示。

西安理工大學學位碩士論文表3-1減壓閥基本性能參數(shù)Table.3-1 Basic performance parameters of pressure reducing valve參數(shù)名稱 參數(shù)值標稱直徑（DN） 450mm標稱壓力（PN） 2.5MPa進口壓力（PN1） 1.56~2MPa出口壓力（PN2） 0.6MPa流量（Q） 1600m3/h3.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件3.2.1 網(wǎng)格劃分采用 CFX 軟件模擬減壓閥三維流場，流場計算域包括減壓閥前進水管和減壓閥后出水管，如圖 3-3 所示。為了使減壓閥內部流態(tài)穩(wěn)定，在減壓閥前后各加上足夠長的管道，一般取 5～10DN，本文前后管分別取了 10DN。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV738

【參考文獻】

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本文編號：2666595