【摘 要】
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双吸泵具有流量大、扬程高等优点,广泛运用于农业灌溉、石油化工以及船舶制造等领域。近年来,工农业的发展对双吸泵性能以及内流噪声提出了越来越高的要求,但目前对双吸泵内流噪声的研究还比较少。本文以双吸泵为研究对象,首先对其内部流动进行了非定常计算,随后基于得出的偶极子声源采用直接边界元法对双吸泵内流噪声进行计算,最后重点分析了不同叶轮交错角和吸水室有无隔板以及不同吸水室隔板位置对叶轮径向力、压力脉动和双
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双吸泵具有流量大、扬程高等优点,广泛运用于农业灌溉、石油化工以及船舶制造等领域。近年来,工农业的发展对双吸泵性能以及内流噪声提出了越来越高的要求,但目前对双吸泵内流噪声的研究还比较少。本文以双吸泵为研究对象,首先对其内部流动进行了非定常计算,随后基于得出的偶极子声源采用直接边界元法对双吸泵内流噪声进行计算,最后重点分析了不同叶轮交错角和吸水室有无隔板以及不同吸水室隔板位置对叶轮径向力、压力脉动和双吸泵内流噪声的影响,以期为双吸泵的噪声特性的优化提供一定的参考。本文的主要研究内容与结论有:1、以比转速为45的双吸泵为研究对象,采用RANS方法和标准k-ε湍流模型对3个不同流量工况下的双吸泵内部流动进行非定常数值模拟,分析了双吸泵内径向力和压力脉动的变化规律。数值结果表明:径向力合力和压力脉动在一个旋转周期内均呈周期性规律变化,出现与叶片数相关的6个波峰和波谷,其中设计流量工况下周期性最为明显;不同流量工况下叶轮径向力合力和压力脉动的主频峰值出现在1倍叶频处（145Hz）,其中设计流量工况下主频处幅值最低。2、通过双吸泵内流场的非定常模拟结果提取偶极子声源作为内声场的边界值,采用直接边界元法对双吸泵内部流动诱导噪声进行了数值模拟,分析了不同流量工况下内流诱导噪声的变化规律。研究结果表明:泵内高声压级区域主要位于各过流部件的出口;随着频率的增加,声压值的最大和最小值逐渐减小;声压频响曲线的主频处幅值出现在1倍叶频处（145Hz）;随着流量的增加,流道内的高声压区范围逐渐减小,流道内的声压分布也逐渐均匀,偶极子特性逐渐明显,声压频响曲线主频处幅值也逐渐减小,并在设计流量工况下达到最小。3、采用RANS方法对不同叶轮交错角下双吸泵内流进行非定常数值模拟,基于内流模拟结果采用直接边界元方法对双吸泵不同叶轮交错角下的内部流动诱导噪声进行了数值研究,分析了不同叶轮交错角下叶轮径向力、压力脉动和流动噪声的变化规律。研究结果表明:叶轮交错能够有效改善双吸泵叶轮径向力分布,降低泵内压力脉动和流动诱导噪声;随着叶轮交错角度的增加,叶轮径向力峰峰值、压力脉动峰峰值和声压级最大值均逐渐减小;当叶轮交错角为叶片夹角一半时,叶轮径向力、压力脉动以及流动噪声的主频均从1倍叶频变为2倍叶频,且主频处幅值也大幅降低;随着频率的增加,吸水室、叶轮及蜗壳高声压级区面积及最高声压逐渐减小,表面偶极子特性越来也明显。4、采用RANS方法对吸水室不同隔板方案下双吸泵内流进行了非定常数值模拟,基于内流模拟结果采用直接边界元方法对泵内流动诱导噪声进行了数值计算,研究了有无隔板及隔板安装位置对双吸泵叶轮径向力、压力脉动和内流诱导噪声的影响规律。研究发现:吸水室安装隔板后泵各项性能均有改善和提高,尤其是吸水室入口流动噪声主频处幅值明显减小;当隔板位于吸水室中心下方时（下隔板方案）,叶轮径向力合力峰峰值和主频处幅值降幅最大;当隔板位于吸水室中心时（中心隔板方案）,压力脉动峰峰值和主频处幅值降幅最大,吸水室和叶轮内的流动噪声也明显降低;隔板位于吸水室中心上方时（上隔板方案）,蜗壳内流动噪声有明显降低;不同隔板方案下,压力脉动、径向力和流动噪声的主频均在1倍叶频。
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