不同叶片冲角离心泵内流诱导振动噪声研究

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中图分类号 ： TH311 文献标志码 ： A doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2013.001Analysis of Flow Induced Vibration and Noise in Centrifugal Pumps withDiferent Blade Inlet Incidence AngleWANG Yong ，LIU Qing ，LIU Dong-xi ，WANG Jian ，TANG Xiao-chen(1.Jiangsu University，Jiangsu 212013，China；2.Jiangsu Zhenhua Pump IndustryManu facturing Co.Ltd.，Taizhou 225500，China)Abstract： Based on the centrifugal pump closed experimental rig，the flow induced vibration and noise signals of model pumpwith different incidence angle in the ful flow range are measured and analyzed.Research results show that there is aIl optimalvalue for performance of centrifugal pumps，the influence of flow induced vibration on volute is the largest.As the increase ofblade inlet incidence angle，under different conditions，the sh frequency and blade passing frequency peak of noise signal variedintricately，but when the incidence angle is 9。，the noise signal in 1750-2250Hz disappears。

Key words： centrifugal pump；incidence angle；vibration；noise；experiment1 前言离心泵运行时产生的振动和噪声 日益成为社会关注的问题。内部流动诱导振动噪声是离心泵振动噪声的主要形式之- 。流动诱导振动噪声主要是由流体机械内部的非稳定流动引起，是目前研究的热点和前沿，国内外学者进行了大量的相关研究 ，但其产生机理和发展规律还尚未清楚，有待进-步深入研究。

优化水力设计是降低离心泵流动诱导振动和噪声的根本方法，因此离心泵关键几何参数的选取直接影响内流诱导振动噪声特性。本文以-台单级端吸离心泵为研究对象，重点研究叶片进口冲角变化对模型泵性能以及内流诱导振动噪声特性的影响，为建立高性能低振动低噪声离心泵的水力设计方法提供试验基矗收稿 日期： 2012-06-21 修稿日期： 2013-06-04基金项目： 国家自然基金项目(51239005；51079062，51179075)；国家科技支撑计划项目(2011BAF14B03)；江苏省博士后科研计划资助项 目(1202076C)；江苏高校优势学科建设工程项 目；江苏省企业博士集聚资助计划；江苏大学高级人才基金资助项 目(12JDG044)2013年第41卷第7期 流 体 机 械 336- 昌- 趣 2922O80- 冰40 -O35 70a(m /h)图3 不同叶片冲角模型泵外特性曲线1.81.1O.41.81.10 30a(ITI /h)(a)483。

3.2 内流诱导振动特性分析取振动信号的均方根值 来表征振动的平均能量，则均方根值 的表达式为： ( l iv A" 2) (1)式中 Ⅳ--测试信号的数量- - 振动信号的测量值，后l，2，，J7v图4为不同叶片进口冲角模型泵上各加速度传感器在全流量范围内测得的振动平均能量的变化曲线。

图4 不I司冲角模型泵全流量范围内的振动强度由图4可知：不同叶片进口冲角模型泵4个 30、40、50和55m /h 4个工况下水听器测得噪声加速度传感器测得的振动强度随流量增加的变化 信号的功率谱密度。从图中可以看出，噪声信号规律相似，呈逐步增加的趋势，且加速度传感器3 主要分布在0-2250Hz频率段内，轴频、叶频及其(蜗壳)上的振动最为剧烈。除9。冲角模型泵外 ， 倍频是引起模型泵离散噪声的主要原因。随着流其余冲角模型泵加速度传感器2(泵出口法兰)测 量的增加，3。冲角模型泵噪声信号的轴频及叶频得的振动强度最校叶片进口冲角模型泵在大流 的能量峰值依次减小；6。冲角模型泵噪声信号的量时振动强度增加可能是由于此时泵内部发生空 轴频能量峰值先增加后减小，在Q40m /h时达化引起的，空泡的溃灭会诱发泵的振动。 到最大值，而叶频的能量峰值依次减小；9。冲角模3.3 内流诱导噪声特性分析 型泵噪声信号的轴频和叶频的能量峰值先减少后图5为叶片进口冲角变化时模型泵在流量为 增大，在 Q50m /h时达到最小值；12。冲角模型Q c4 FLUID MACHINERY Vo1.41，No.7，2013泵噪声信号的变化趋势为轴频能量峰值先增加后 减小，叶频能量峰值依次减校f(Hz)(a) 3。

图5 不同流量下噪声信号的声功率谱密度随着叶片进口冲角的增加，在各流量工况下 值的变化规律较为复杂，很难发现明显变化规律。

模型泵的轴频和叶频能量峰值均没有明显的变化规律，但 当叶片进 口冲角为 9。时，在 1750-