为研究叶片出口安放角对离心泵作透平内外场噪声的影响,运用声学边界元法(boundary element method,BEM)分析透平在叶轮和壳体壁面偶极子作用下产生的内场流动噪声,基于声学有限元的自动匹配层技术(finite element method/automatically matched layer,FEM/AML)计算考虑结构振动壳体声源作用的外场噪声,并验证了内场噪声计算方法和壳体结构有限元模型的准确性。结果表明,壳体偶极子作用的流动噪声能够体现多声源的共同作用,基于BEM法计算与试验频谱曲线吻合较好,叶频处误差仅为3.7%。效率随出口安放角的增加在全流量范围内均降低;以1/3倍频程A计权总声压级和总声功率级为评价指标,叶片出口安放角对透平噪声有一定影响;综合考虑水力性能和噪声,叶片出口安放角为30°透平综合性能较优。该文为后续噪声控制的研究提供了参考。
为提高导叶式离心泵的运行稳定性,探寻径向导叶相对隔舌的最佳安装位置,该文通过数值模拟确定了某型号单级单吸导叶式离心泵的3种典型导叶安装位置,并通过试验对3种安装位置下的外特性、压力脉动和振动特性进行了测试。对比分析了外特性曲线、压力脉动幅值和频域特性、振动幅值和频域特性。研究结果表明,蜗壳隔舌处于导叶出口流道中间位置时,离心泵水力性能最好,效率相对于其他2个位置最多提高2个百分点;测点在3个方向上的振动加速度幅值均处于较低水平,但是会增大蜗壳扩散段在大流量时的压力脉动幅值,最多高出2.25 k Pa。由于径向导叶的存在,2倍轴频和3倍轴频是压力脉动的主要激励频率;2倍轴频与6倍轴频是振动加速度的主要激励频率。蜗壳扩散段压力脉动幅值随着流量增加先减小后增大,在0.6倍工况达到最低值。导叶安装位置对压力脉动频域分布规律和振动加速度频谱特性的影响较小,相同工况下,测点的压力脉动频域分布规律和振动加速度频谱特性基本相同。因此,该研究为径向导叶的合理布置提供了参考。
为降低离心泵反转作液力透平流体诱发的内外场噪声,基于倾斜程度由叶片和隔舌分摊的思想,建立了理想情况下叶片与隔舌异向倾斜角度关系式,提出了在保证性能前提下联合倾斜叶片与隔舌的主动控制降噪方法。在验证内场噪声计算方法和壳体结构有限元模型的基础上,分别基于声学边界元法（Boundary Element Method,BEM）和声学有限元的自动匹配层技术（Finite Element Method/Automatically Matched Layer,FEM/AML）对3组不同倾斜角度透平进行了内外场噪声数值研究,分析倾斜隔舌以及联合倾斜叶片与隔舌的降噪效果。结果表明：隔舌倾斜一定角度后,透平效率在全流量范围内均增加,增加幅度约为0.67%-1.81%;同时倾斜叶片与隔舌后,透平效率与常规透平基本相同,大流量效率有小幅增加。单纯倾斜隔舌透平总声压级降低3.86%-5.93%,总声功率级降低0.83%-11.34%;在倾斜叶片和隔舌的联合作用下透平总声压级降低4.45%-7.19%,总声功率级降低1.08%-12.15%,联合作用的降噪效果更佳。
