低振动噪声船用离心泵的水力设计

随着现代船舶对运行环境舒适性要求的提高,船用泵设备的振动噪声控制已显得越来越重要.泵内水流脉动是船用离心泵的最主要振动噪声源,故降低泵内流动脉动是低噪声泵设计的关键之一.该文基于CFD性能预报的叶片泵现代设计方法,对某型船用立式离心泵进行了低振动、低噪声的改型设计.改型设计方案采取了一系列有利于降低泵内流动脉动措施,包括应用双流道蜗壳、增加泵叶梢与蜗舌的间隙、适当增加叶片数、叶片侧斜等.改型设计方案的CFD性能预报结果表明,泵内流动的不稳定性得到了明显改善.进一步的实泵试验台架对比试验结果表明,改型泵的水力性能优于原泵,而一阶叶频流噪声较原泵有大幅降低,获得了6dB以上的改善.     

基于CFD流场分析的船用离心泵性能改进方法

鉴于某船用立式离心泵的原设计性能不满足使用要求,通过应用CFD技术对泵原设计内部流场进行数值分析,对原泵的压出室型体结构进行了优化设计。经CFD计算,原泵结构优化后的预测性能可以满足要求。利用优化后的泵体设计结果进行样泵的生产制造和整机性能试验,CFD的性能预报结果与样泵试验结果相近,可以满足性能要求,从而验证了基于CFD的流场计算方法在离心泵设计中具有较好的应用价值。     

船用离心泵改进的CFD方法研究

在工程实践的基础上,通过对振动测试数据的分析,提出了造成某船用离心泵振动偏大的可能原因。基于CFD数值模拟分析方法,对该泵进行改进设计。改进方案的CFD数值模拟分析结果表明,泵内流体流动比较均匀,在设计工况下的运行状态良好。改进后样机的水动力性能满足技术要求,振动水平大幅下降。     

基于模态分析和CFD的船用离心泵减振

某船用离心泵的较大振动水平严重影响船舶执行任务。通过对振动测试频谱数据的分析,结合泵安装及运行工况等实际情况,提出了造成泵振动偏大的可能原因是不合理的水力设计。联合采用模态分析和CFD的现代设计分析方法,对泵进行了改进设计。改进方案的分析结果表明,泵能够安全稳定的运行,泵内流体流动比较均匀,在设计工况下的运行状态良好。样机验证了仿真分析结果,其水力性能满足技术要求,振动水平大幅下降。     

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟

离心泵是重要的船用机械配套设备,计算机技术的发展和功能强大的三维制图软件为构造具有复杂曲面的离心泵蜗壳及叶轮流道提供了极大的便利。本文在逆向工程思想的指导下,结合三维激光扫描仪、相关点云处理软件和三维CAD软件,精确地构建出离心泵的三维模型。建立泵的三维水力模型,利用CFD方法分析其内部流动现象和规律。将离心泵性能预测值与试验值进行比较,结果表明两者符合的很好,为泵的结构优化和性能提升打下了基础。     

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟

离心泵是重要的船用机械配套设备,计算机技术的发展和功能强大的三维制图软件为构造具有复杂曲面的离心泵蜗壳及叶轮流道提供了极大的便利。本文在逆向工程思想的指导下,结合三维激光扫描仪、相关点云处理软件和三维CAD软件,精确地构建出离心泵的三维模型。建立泵的三维水力模型,利用CFD方法分析其内部流动现象和规律。将离心泵性能预测值与试验值进行比较,结果表明两者符合的很好,为泵的结构优化和性能提升打下了基础。     

变频调速对离心泵振动的影响研究

作为动力源机械,离心泵广泛应用于流体管路系统中.为了满足不同工况下系统对离心泵流量的需求,可以采用节流阀或变频器对离心泵流量进行调节.试验测试了节流调速和变频调速时离心泵出口振动,分析了离心泵出口振动特性,发现离心泵出口振动具有比较明显的低频线谱,且线谱频率与电机和泵的转速相对应.对2种流量调节方法下离心泵出口振动振级进行比较,发现变频调速时离心泵出口振动更小,因此通过变频调速,可以降低离心泵出口振动.     

实尺度浸没式喷水推进泵设计参数选择与性能分析

为设计某浸没式喷水推进泵,以某小型轴流式喷水推进泵为对象建立浸没式喷射模型,采用CFD方法模拟分析浸没喷射对喷泵水力性能的影响。研究表明,浸没式喷射对喷泵水力性能的影响变化不大。根据喷水推进和船体边界层基本理论,考虑喷泵工作环境不同时的水力特性变化,基于Matlab/simulink仿真平台建立浸没式喷水推进泵水力设计参数选型程序,实现快速高效地得到喷泵基本设计参数为设计者提供设计依据。根据选型结果运用三元理论设计出所需喷泵,运用CFD方法获取浸没式喷泵的敞水水力性能,并安装到实尺度船上预报推进性能,结果表明浸没式推进系统具有较高的推进效率、满足快速性要求,验证了设计参数选型程序的适用性。     

基于流固耦合分析的船舶离心泵转子模态设计

流固耦合分析是一种将流体动力学和结构动力学相结合的分析方法,在船舶离心泵转子的模态设计中,通过流固耦合分析可以确定泵转子的关键振动模态和频率,评估流体对泵转子振动的影响,识别潜在的振动问题,并针对性地进行结构优化。本文系统介绍船舶离心泵转子流固耦合分析的过程,从流体力学原理、动力学原理等角度,阐述了流固耦合分析算法,通过建立船舶离心泵转子的有限元模型,在分析软件Workbench中进行了转子的流固耦合模态分析,对于改善船舶离心泵转子的设计水平有重要的意义。     

基于CFD的船舶喷水推进器优化设计

介绍了计算流体力学(CFD)作为一种先进手段在喷水推进器水力性能分析、结构优化设计和推进性能检验中的重要应用.界定了喷水推进器数值计算域,采用结构化网格进行空间离散,选择剪切应力输运湍流模型进行数值计算.在进行了网格无关性分析的基础上,计算了某新型喷水推进泵的外特性,并采用多种定性和定量指标对导叶的整流效果和进水流道的引流性能进行评估,并进行了合理的优化改进.在各部件性能优良的基础上,对“船+泵”流场进行整体计算,通过壁面积分法求取喷水推进器产生的有效推力进行船舶快速性预报. CFD技术的应用为喷水推进器最终设计成功提供了有力保障.     

蜗壳截面形状对舰用离心泵性能特性的影响

为研究蜗壳截面形状对舰用离心泵性能的影响作为后续研究舰用离心泵噪声振动特性的理论依据，在蜗壳基圆、各断面面积、隔舌螺旋角、隔舌安放角和蜗壳出口面积相同的情况下，改变蜗壳截面形状，分别设计A型、B型和C型蜗壳。对3种蜗壳型式离心泵进行数值计算。结果表明，3种型式蜗壳离心泵的外特性变化趋势基本一致。小流量工况的A型蜗壳离心泵效率略小，大流量工况的B型和C型蜗壳离心泵效率小。随着流量的增大，B型和C型蜗壳离心泵效率下降幅度较大。3种型式蜗壳离心泵在相同工况条件下，压力场、速度场、湍动能和空化现象的变化趋势大致相同。3种型式蜗壳离心泵流场特性在隔舌流道和蜗壳流道处均不相同，表明改变蜗壳截面形状主要影响叶轮靠近隔舌流道和蜗壳流道内的流场。     

船用自吸离心泵的结构设计

根据船用自吸离心泵的设计经验和相关系列产品的统计资料,在对外混式自吸离心泵主要结构要素的功能及其相互关系进行分析的基础上,就选择和确定其关键结构尺寸提出了推荐性的建议。     

船用离心泵压力脉动与振动信号的相干分析研究

非定常流动是引起泵振动的主要因素之一,为了明确压力脉动与振动之间的关联关系,搭建了闭式实验系统,对一台船用离心泵进行压力脉动和振动的同步测量。基于快速傅里叶变换获得了各监测点压力脉动、基脚振动信号的频谱特性及功率谱特性;通过计算压力脉动信号与振动信号的相干函数,并通过比较不同测点的相干系数大小,分析了压力脉动对振动的贡献。结果表明,压力脉动与振动均在轴频、叶频及其高次谐波等离散频率下能量突出;不同频率下各测点的压力脉动对泵振动的影响存在差异,其中进口压力脉动在600-700Hz及900-1000Hz频段对振动影响最大;隔舌压力脉动在0-600Hz及700-900Hz频段对振动影响最大;出口压力脉动在轴频的高次谐波等个别频率处对振动有一定影响。相干分析可作为建立压力脉动与振动信号之间关联关系的一种有效手段,由此为进一步离心泵内部流场改善及减振提供参考。     

舰船机电设备噪声振动及激励特性测量研究

从控制舰船机械噪声出发，对舰船机电设备在不同环境及不同安装条件下的噪声振动特性进行分析。在此基础上对舰船典型机电设备如泵、离心通风机、空调机组等的激励特性及其测量进行研究。为今后准确测量舰船机电设备噪声振动及激励特性参数提供参考。     

基于 Ansys 的自吸离心泵主要结构及装配体的模态分析

自吸离心泵的振动噪声由多种因素造成，其中泵的结构和刚度是主要因素。通过对自吸离心泵的主要结构及装配体进行模态分析，可以获得该泵自身的固有频率和模态振型，从而找到其结构及装配体的薄弱部位，为结构优化调整打下基础。以 UG 建立的船用某型自吸离心泵三维实体模型为基础，通过 HyperMesh 和 Ansys Mech-anical APDL，完成了该泵从网格划分到计算模态分析全过程，并对计算结果进行分析。计算和分析结果表明，该泵结构上存在薄弱之处，必须进行有针对性的优化。     

振动噪声特征的主成分分析方法应用研究

运用主成分分析方法,经过矩阵变换,提取振动信号的主要信息,从而实现对振动噪声源的分析。通过对100CLG-30船用立式单级离心泵试验数据的分析处理说明,在有用信息量损失较少的前提下,该方法可以提炼运转状态信息,是一种解决高维复杂系统状态分析问题的简便有效的统计方法。     

管路低噪声排水装置设计及试验研究

管路噪声是舰艇低频噪声的重要来源之一,严重影响舰艇的声隐身性能。针对舰艇中典型的离心泵组,设计蓄能器和亥姆赫兹消声器相结合的低噪声排水装置。通过AMESim软件建立仿真模型,并搭建实验平台进行验证。仿真和实验结果均表明,低噪声排水装置可以有效衰减离心泵出口管道中的压力脉动,从而降低流体噪声和管路振动。     

基于FEM/BEM的船用水泵流动诱发振动噪声计算分析

离心水泵是舰船上面重要的流体机械,广泛应用于船舶冷却系统、舱底压载系统、循环水系统及消防系统。同时离心泵也是舰船管路噪声源之一,影响着船舶运行环境舒适性与舰船的安全隐蔽性。本文利用fluent软件计算流场非定常过程中叶轮所受时域脉动压力,并提出优化方案。将其作为激励源加载到水泵电机有限元模型上,采用隐式有限元法计算泵组表面振动速度与机脚处加速度,估算泵组振动烈度。将有限元振动速度导入Virtual.Lab软件,采用声学边界元计算泵组的空气噪声辐射。计算结果表明,泵组出水口处与机脚处振动噪声较大,应采用相关的减振降噪技术。