离心泵水动力噪声计算方法研究

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1、第１６卷第４期船舶力学Ｖ０１．１６Ｎｏ．４２０１２年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｉｐＭｅｃｈａｎｉｃｓＡｐｒ．２０１２文章编号：１００７—７２９４（２０１２）０４—ｏ钳９—０７离心泵水动力噪声计算方法研究何涛，钟荣，孙玉东（中国船舶科学研究中心，江苏无锡２１４０８２）摘要：离心泵作为舰船重要的流体机械，也是管路系统中主要噪声源之一。泵内流动诱发噪声的计算难点在于流噪声声源的准确模拟和边界条件的确定。文中采用ＣＦＤ方法计算泵内流场并根据阿一Ｈ方程提取叶轮转动偶极子声源和蜗壳内表面偶极子声源；基于管道测试技术获得泵进出口边界条件．建立了以蜗壳为界的边界元模型

2、，考虑了蜗壳对声传播的散射作用。通过内域声学直接边界元方法求解泵内声场．建立了离心泵水动力噪声的计算方法。通过试验测试对建立的计算方法进行了验证。计算分析表明：离心泵内主要噪声源为蜗壳表面偶极子声源；泵出口噪声大于入口，具有偶极子声源特性。关键词：离心泵；水动力噪声；偶极子中图分类号：Ｕ６６４．５文献标识码：ＡＮｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｏｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｎｏｉｓｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐＨＥＴａｏ，ＺＨＯＮＧＲｏｎｇ，ＳＵＮＹｕ－ｄｏｎｇ（ＣｈｉｎａＳｈｉｐＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｗｕｘｉ２１４０８２，

3、Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｓｏｎｓｈｉｐ，ａｎｄａｌｓｏｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｐｉｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｏｆｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｎｏｉｓｅｉｎｓｉｄｅｃｅｎ—ｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｉ

4、ｎｌｅｔａｎｄｏｕｔｌｅｔｏｆｐｕｍｐａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｐｉｐｉｎｇｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｐｕｍｐａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇＣＦＤ，ａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｄｉｐｏｌｅｓｏｕｒｃｅｓｏｎｉｍｐｅｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｄｉｐｏｌｅｓｏｕｒｃｅｓｎｅａｒｖｏｌｕｔｅａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎＦＷ－Ｈｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｖｏｌｕｔｅ，ｔｈｅｉｎｔｅ－ｒｉｏｒＢＥＭｍｏｄｅｌｏｆ

5、ｐｕｍｐｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄｉｓｃｏｍｐｕｔｅｄｕｓｉｎｇＢＥＭ．Ｉｎｔｈｉｓｗａｙ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｎｏｉｓｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｐｉｐｉｎｇｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅｓａｒｅｄｉｐｏｌｅｓｎｅａｒｖｏｌｕｔｅａｎ

6、ｄｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｎｏｉｓｅｏｆｐｕｍｐｉｓｄｉｐｏｌｅ－ｌｉｋｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ；ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｎｏｉｓｅ；ｄｉｐｏｌｅ１引言泵内流动诱发的噪声在管内流体介质中传播，可通过通海口直接向艇外辐射。为降低管路系统引起的辐射噪声，需要对泵进行低噪声设计。低噪声泵改型设计的前提，就是要通过理论或试验方法建立泵结构参数和工况参数与其振动噪声特性的联系。然而，试验方法需要进行大量的模型试验以总结规律，代价大且研究周期长。因此，为了进行低噪声泵的优化设计，必须发展相关的计算方法。由于泵体结构和水动力噪声机理

7、十分复杂，建立全三维泵水动力噪声的数值计算方法较为困难。收稿日期：２０１２—０ｌ一２３作者简介：何涛（１９８３一），男，中国船舶科学研究中心工程师；钟荣（１９８２一），女。工程师。万方数据４５０船舶力学第１６卷第４期国外学者结合理论与试验方法，探索了半经验的工程估算方法。Ｓｉｍｐｓｏｎ等”ｌ基于势流理论推导了离心泵的轴频、叶频离散噪声和宽带涡流噪声辐射公式。结合实验拟合参数，提出了离心泵总噪声级的简单经验公式。Ｐａｒｒｏｎｄｏ等ｌ”ｌ假设蜗壳内声源包括蜗舌处声源和叶轮各流场出口处声源。其中，涡舌处假设存在单个或者多个叶频点声源；叶轮各流场出口处声源考虑

8、了叶轮流道出口射流尾流的影响。此外，建立了泵内流道声传播计算模型，建立了泵出口辐射噪声的计算方