發(fā)布時間：2020-11-13 09:05

　　 在海上航行的各類艦艇船舶中,均需使用船用泵來泵送船內(nèi)各種流體。隨著我國國防建設(shè)的迫切需要,船用泵的減振降噪問題受到越來越多的重視。船用泵在未發(fā)生汽蝕的情況下,其噪聲主要來源于以下三個方面,第一,葉輪掃掠蝸殼隔舌時因壓力脈動產(chǎn)生的喘振現(xiàn)象進(jìn)而引發(fā)的流激噪聲。第二,船用泵各零件因所受力不均產(chǎn)生的機(jī)械振動問題。第三,傳統(tǒng)電機(jī)的風(fēng)冷風(fēng)扇與空氣摩擦,由風(fēng)壓造成的噪聲。我校與江蘇振華泵業(yè)制造有限公司進(jìn)行了校企合作,針對船用泵噪聲源,在船用泵結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì),研制低噪聲船用磁力泵樣機(jī)。本課題依托江蘇大學(xué)《低噪聲船用磁力泵設(shè)計(jì)開發(fā)》項(xiàng)目(項(xiàng)目號:20160067),在總結(jié)現(xiàn)有國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,改進(jìn)了現(xiàn)有水力設(shè)計(jì),采用磁力傳動方式,并將配套電機(jī)設(shè)計(jì)為水冷結(jié)構(gòu),完成全新的低噪聲船用磁力泵機(jī)組的設(shè)計(jì)開發(fā)。運(yùn)用理論計(jì)算和數(shù)值模擬聯(lián)合的方法,針對泵機(jī)組外特性性能,壓力脈動性能,徑向力脈動性能以及流激噪聲特性作出了相應(yīng)的研究。本文主要研究內(nèi)容與成果如下:1.為降低葉輪掃掠蝸殼隔舌時產(chǎn)生的流激噪聲,采用速度系數(shù)法設(shè)計(jì)了出口邊形式不同的兩種葉輪,比對研究了兩種葉輪的速度場,壓力場,水力效率,揚(yáng)程及軸功率,兩種葉輪的性能均符合設(shè)計(jì)要求。2.對船用泵的驅(qū)動方式進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了磁力驅(qū)動方式,水冷電機(jī)等新型結(jié)構(gòu)并研制了低噪聲船用磁力泵樣機(jī),對樣機(jī)進(jìn)行了性能驗(yàn)證與評估。低噪聲船用磁力泵的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.針對葉輪出口邊與軸面垂直和傾斜的兩種葉輪在低噪聲船用磁力泵內(nèi)的壓力脈動進(jìn)行了分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明:出口邊傾斜的葉輪相比較于出口邊垂直的葉輪,在隔舌位置處,一定程度上減弱了脈動效應(yīng)。表明使用出口傾斜葉片葉輪可以降低流激噪聲。4.進(jìn)行葉輪轉(zhuǎn)子徑向力分布研究,避免蝸殼與葉輪口環(huán)處摩擦碰撞引發(fā)機(jī)械振動。對兩種葉輪在不同流量工況下分別進(jìn)行了受力分析。結(jié)果表明:出口邊傾斜的葉輪相比較于出口邊垂直的葉輪,其徑向力的變化幅度明顯減弱,可以降低因徑向力分布不均造成的機(jī)械噪聲水平。5.基于汽車消聲器的原理,對水冷電機(jī)的水冷冷卻腔進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種抗性消聲型的小室消聲結(jié)構(gòu)水冷冷卻腔,數(shù)值模擬結(jié)果表明:改進(jìn)后的電機(jī)可對因葉頻引起的中高頻段流激噪聲產(chǎn)生良好良好的降噪效果;但對于因軸頻引起的低頻段噪聲,原設(shè)計(jì)電機(jī)降噪效果較好。改進(jìn)后的消聲型電機(jī)所造成的水頭損失要明顯比原始電機(jī)的水頭損失大,但散熱能力較原設(shè)計(jì)電機(jī)要好。可就不同的工況條件選用這兩種配套電機(jī)。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U664.58
【部分圖文】：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文9mmzHs AD5.52 （2-6）根據(jù)相關(guān)參數(shù)繪制所得的軸面投影圖如圖 2.1。a) 軸面圖 b) 平面圖圖 2.1 葉輪水力圖2.1.3 斜葉片葉輪水力設(shè)計(jì)文獻(xiàn)[18]表明，如果將葉輪設(shè)計(jì)成出口邊與軸面傾斜的樣式（簡稱為斜葉片）將會降低泵作透平時的流激噪聲，但現(xiàn)有文獻(xiàn)中所給出的設(shè)計(jì)方法非常繁瑣。這里簡化該設(shè)計(jì)方法。圖 2.2 為葉輪的輪緣展開示意圖，而圖 2.3 表示的則是去掉前后蓋板后葉片的投影圖（其它葉片的相應(yīng)型線未畫出）。符合以下關(guān)系式：2LRsin （2-7）bLtan （2-8）由以上兩式可簡化得出：b2Rsintan （2-9）式中:ΔL 前后蓋板流線投影在圓周平面后的長度差；mmΔθ 前后蓋板流線投影在

相比較于文獻(xiàn)[18]給出的計(jì)算式，由于去掉了其它無關(guān)參數(shù)的干擾，使得整個設(shè)計(jì)過程大大得以簡化。由于直接得出了包角差Δθ，可以很方便的對原始設(shè)計(jì)的出口邊與軸面垂直的葉輪(簡稱直葉片)進(jìn)行修正。圖 2.4 為原始設(shè)計(jì)時的葉輪方格網(wǎng)，圖 2.5 為改進(jìn)后傾斜葉片方格網(wǎng)。由于圖 2.2 輪緣展開圖 圖 2.3 平面投影圖圖 2.4 原始的直葉片方格網(wǎng) 圖 2.5 改進(jìn)后傾斜葉方格網(wǎng)出口邊垂直

相比較于文獻(xiàn)[18]給出的計(jì)算式，由于去掉了其它無關(guān)參數(shù)的干擾，使得整個設(shè)計(jì)過程大大得以簡化。由于直接得出了包角差Δθ，可以很方便的對原始設(shè)計(jì)的出口邊與軸面垂直的葉輪(簡稱直葉片)進(jìn)行修正。圖 2.4 為原始設(shè)計(jì)時的葉輪方格網(wǎng)，圖 2.5 為改進(jìn)后傾斜葉片方格網(wǎng)。由于圖 2.2 輪緣展開圖 圖 2.3 平面投影圖圖 2.4 原始的直葉片方格網(wǎng) 圖 2.5 改進(jìn)后傾斜葉方格網(wǎng)出口邊垂直
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2882021