一种低比速离心泵低噪声水力设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103306985A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103306985103306985A(43)申请公布日2013.09.18(21)申请号201310246496.6F04D29/66(2006.01)(22)申请日2013.06.20G06F17/50(2006.01)(71)申请人江苏大学地址212000江苏省镇江市学府路301号(72)发明人司乔瑞袁寿其裴吉袁建平李晓俊王文杰(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人卢亚丽(51)Int.Cl.F04D1/04(2006.01)F04D29/24(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图6页附图6页(54)发明名称一种低比速离心泵低噪声水力设计方法(57)摘要本发明公开了一种低比速离心泵低噪声的设计方法，涉及叶轮机械流动噪声的主动控制方法。首先，通过传统低比速泵设计法得到离心泵叶轮及螺旋型压水室（蜗壳）的主要结构尺寸；其次，采用计算流体力学方法对泵内部流场进行计算，预测泵的性能，看是否达到设计要求并通过对定常流场的分析进行优化设计改进；然后，采用计算声学的方法对低比速泵流动诱导噪声进行预测，若流噪声指标合格则完成设计，不合格则进行后续步骤；再后，对设计基本达到性能要求的叶轮的直径进行调整，使叶轮与蜗壳隔舌之间的间隙不断扩大直至20%，并在叶片中间添加分流叶片来提高扬程及控制流动情况保证效率；最后，对进行过叶轮改进设计的泵进行噪声预测，若流噪声指标合格则完成设计，不合格则重复最开始的步骤。本发明缩短了研发周期，节约了开发成本，有效提高了离心泵的设计质量，能同时满足扬程和效率低噪声要求，实现低比速离心泵整机性能的优化。CN103306985ACN1036985ACN103306985A权利要求书1/1页1.一种低比速离心泵低噪声水力设计方法，其特征在于，采用传统低比速泵水力设计方法对泵进行整体设计，在初步水力设计结束后，调整叶轮的外径，加大叶轮与蜗壳隔舌间隙，完成流噪声的控制；采用添加分流叶片的方法来保证扬程及提高效率。2.根据权利要求1所述的一种低比速离心泵低噪声水力设计方法，其特征在于，所述水力设计过程全部由数值模拟完成，首先是流场性能计算，然后在定常计算的基础上进行非定常计算，然后结合计算声学获得远场噪声的声压级。3.根据权利要求2所述的一种低比速离心泵低噪声水力设计方法，其特征在于，所述流场性能预测采用的方法是流体力学方法，所述步骤为：建立控制方程、流体计算域三维建模、划分网格、设置边界条件和利用求解器进行定常计算；流场的非定常数值计算建立在定常计算结果的基础上，采用大涡模拟或分离涡模拟，计算出声源信息的分量，并输出含有声源信息的文件；通过以上步骤预测性能是否符合要求，不符合要求修改设计参数；如果符合要求，进行声场分析，声场的流噪声的预测采用了计算流体力学与计算声学相耦合的间接法，所述声场分析步骤为：建立或导入声学网络、进行网格前处理、定义流体材料及属性、导入结构模态、定义声源、声学相应响应计算、导入场点网络、场点相应计算；声场分析流噪声是否降低，如果降低则进行模型试验；如果未降低，修改设计参数。4.根据权利要求3所述的一种低比速离心泵低噪声水力设计方法，其特征在于，所述的声场分析中导入的结构模态为基于有限元法的泵体模态计算生成的文件；所述定义的声源为流场计算时进行的非定常数值模拟生成的文件。5.根据权利要求1所述的一种低比速离心泵低噪声水力设计方法，其特征在于，所述叶轮与蜗壳隔舌的最大间隙为叶轮直径的20%。6.根据权利要求1所述的一种低比速离心泵低噪声低噪声的设计方法，其特征在于，所述长叶片之间布置一个或者至少二个分流叶片。7.根据权利要求6所述的一种低比速离心泵低噪声低噪声的设计方法，其特征在于，分流叶片布置在长叶片之间，分流叶片进口直径Dj为长叶片进口直径Dj与长叶片出口直径D2之和的0.4～0.6倍，分流叶片进口安放角与长叶片进口安放角β1相同，进口处的周向位置偏向长叶片背面，偏置比例在0.6～1范围内，且分流叶片进口直径Dj越小，偏置距离就越小，分流叶片出口边放置于两个长叶片的中间位置。2CN103306985A说明书1/5页一种低比速离心泵低噪声水力设计方法技术领域[0001]本发明是水力机械设计中一种离心叶轮设计方法，适用于对噪声性能要求较高的离心泵水力部件设计，特指低比速离心泵降低流噪声的水力部件的设计方法。背景技术[0002]在国防反潜领域，由于声纳侦察技术的逐渐应用，进行机组振动噪声的主动控制和减振降噪技术手段的研究显得尤为重要。低比速离心泵是重要的能量转换装置和流体输送设备，具有流量小、扬程高的特点，因而广泛的应用于城市供水、