關鍵詞:離心泵
本文主要回顧了離心泵噪聲研究的國內外現狀。首先總結了離心泵噪聲的來源,并對離心泵噪聲來源的研究進行分類評述:機械結構影響離心泵噪聲的研究,包括蝸殼幾何形狀與葉輪影響離心泵噪聲的研究;流體動力影響離心泵噪聲的研究,包括對汽蝕、流固耦合與湍流誘發噪聲的研究。而后從離心泵誘發噪聲的數學模型推導、數值計算與試驗研究三個方面對研究離心泵噪聲所使用的方法進行了總結;最后討論了目前研究存在的一些問題和今后的研究方向。
離心泵是廣泛應用于工業與日常生活中的通用機械,由于它復雜的結構、不同類型和形狀的進出口管道以及流動的工作介質,其運動過程中常伴有寬頻的噪聲,尤其是近年來高速離心泵的使用使得離心泵的噪聲成為了非常顯著的問題。對離心泵噪聲進行研究不僅可以通過噪聲對離心泵的運行狀態進行監控,還可以減小噪聲對工業環境與日常生活的影響,減小由噪聲引起的機械結構疲勞,且有利于離心泵的設計改進。
對離心泵噪聲產生機理的研究已經得到了廣泛的關注,但對這些研究的總結還較少。本文的目的是對這些研究以及在這些研究中所用的方法作一個總結,同時指出離心泵噪聲研究中還需要作進一步研究的領域,為以后的研究打下基礎。
1.離心泵噪聲的來源及研究
離心泵系統中噪聲的來源很多,運行過程中泵的各個部件和內部流動介質無論是在正常工況下或故障工況下都會產生不同程度的噪聲。對離心泵的噪聲按照產生的機理可以分為機械結構振動的輻射噪聲與流體動力學噪聲。機械結構的噪聲常常是由于轉動零件的不對稱、轉動部件的不對中引起結構振動而產生的輻射噪聲,所產生噪聲的峰值頻率常常為離心泵轉速的倍數。流體動力學噪聲主要包括汽蝕、運動流體與固體邊界的耦合、水錘以及流體內部的湍流、流動分離與流動失穩等所引起,而按照發聲機理來分,流體動力學噪聲主要包括體積變化誘發聲(單極子源)、表面振蕩力誘發的聲(偶極子源)以及自由湍流誘發的聲(四極子源),由流體動力學誘發的聲不僅包含寬頻的噪聲,還包含了與葉片通過頻率成倍數的離散噪聲。
1.1機械結構影響離心泵噪聲的研究
轉子的不對稱與不對中誘發的振動與噪聲已經在動力學中有了深入的研究,而直接以離心泵的轉子誘發1噪聲的研究相對較少,特別是從機械結構因振動而輻射噪聲的機理上來研究離心泵因為轉子不對稱或不對中而誘發噪聲的文獻基本沒有,而研究各零部件影響離心泵噪聲的研究相對較多。現有文獻主要集中于通過噪聲信號來診斷離心泵轉軸故障、蝸殼幾何形狀對噪聲的影響、葉輪對噪聲的影響,此外,基座尺寸對離心泵噪聲的影響也有少量研究。其中通過噪聲診斷轉軸不對中屬于故障診斷的內容,并得到了較完整的論述,本文主要對蝸殼幾何形狀與葉輪影響離心泵噪聲的研究情況進行總結。
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