立式管道泵流动噪声特性与仿生降噪研究分析
摘 要：随着时代的发展，各种管道泵使用的范围越发广泛，但是就目前的情况来看，许多管道泵在使用的过程当中都会出现较大的噪声，为了能够减少该现象，我们主要针对立式管道泵内部生产特性进行深入研究。在研究的过程中，主要针对声类比理论对管道泵内部流畅与声场进行仿真分析，当然在分析时，我们还借鉴了猫头鹰羽毛尾部锯齿结构来对管道泵进行发生优化，最终达到了良好的降噪效果。研究结果表明管道泵流动噪声出现的原因主要与它内部流动跟压力脉动之间存在密切的联系，其主要原因是立体管道泵在运行的过程当中叶轮跟泵体的动静干涉，再加上它在运行过程当中存在的频率与压力脉动频率十分相似，最终引起噪声的出现。从仿生学原理进行分析，我们主要针对猫头鹰羽毛端部这些結构来进行研究，并分别从齿锯、齿宽、齿高这三个因素来进行针对性研究。
关键词：管道泵;压力脉动;流动诱导噪声;仿生叶片;数值模拟
立式管道泵适用于多种领域，它具有占地面积小，进出口直径相同以及结构简单的特点，而且工作人员在对立式管道泵进行安装的过程当中还能够十分简单方便的完成整个安装维修操作。目前，在供水系统以及供暖空调的安装过程当中，立式管道泵的运用非常广泛。但是泵在运行的过程当中，会由于机械的振动以及水利振动出现各种类型的噪音，最终传播到用户终端设备中，最终对他们的日常生活造成消极的影响。因此我们必须要加大对消除管道泵流动噪声的研究，为客户们提供更加优质的产品。
1 计算模型及网格划分
1.1 计算模型
在进行研究的过程当中，我们主要选取某种新型立式管道泵作为实验对象，它的各种设计参数与市场上常见的立式管道泵几乎一致。需要使用计算模型来进行分析的区域主要有进口管道，出口管道，吸水室，蜗壳和叶轮。为了能够获取更加清晰的数据，并使得最终的流产计算结果具有较大的准确率，我们需要对泵体进出口的水体以及出水口的水体进行延长，直径延长的数值为平常水体的4倍左右。
1.2 计算网格及无关性检验
在进行实验研究的过程当中，我们使用了专门的软件来对以上的计算模型进行网格划分，因为在实际操作的过程当中，管道泵的模型结构相对复杂，所以只有使用适应性相对较强的非结构网格，来对每一个需要进行计算的区域进行划分之后才能获取到更加准确的信息。但是在进行蜗壳区域的网格计算时，需要对叶轮跟蜗壳交界的地方进行加密处理才能消除网格质量对流动的影响，同时保证计算的准确性。
2 数值模拟分析
2.1 流场计算与分析
流场的计算与分析需要从仿真模型验证和压力脉动分析这两个角度进行探讨，首先从仿真模型验证进行分析，因为仿真的模型与实际机械之间存在一定的差距，所以最终的模拟结果与实际结果之间存在一定的偏差，一般都是模拟结果的数值比实际试验的数值偏高。
2.2 声场计算与分析
如果需要对模型泵中的内部生产进行计算，那么实验人员则需要使用固定的模块来进行操作，因为声学边界元法一般都是使用内网格的方式来进行实际的计算操作，所以在对模型进行计算的过程当中，也需要使用该方式，再加上它具有计算时间短，输入数据少的有点使得大部分实验人员都会利用该这种方式来进行具体的计算操作。
3 仿生降噪与优化
3.1 防生叶片设计
人们通过研究猫头鹰羽毛尾部的锯齿结构来对低风机叶片压力脉动进行降低，因为在管道泵实际使用的过程当中，尾部的涡轮以及风机隔舌干涉会引起噪声，而毛头鹰尾部的锯齿结构能够对尾部的涡流进行分割。从几何学的角度进行分析，我们需要对猫头鹰尾部的知识结构参数进行讨论，然后从工程实验角度出发，设置科学合理的锯齿结构。
3.2 降噪效果验证
通过对上文的分析，我们已经初步的了解到压力脉冲能够对流动噪音源的特征进行简单的反应，在使用各种方式来对噪音源存在的特性进行分析之后，我们从仿生学的角度来对降噪效果进行实验。实验人员分别选取了两种不同的方案来对降噪的效果进行监测，研究结果直接表明两种方案的降噪效果存在一定的差异性，其中仿声锯齿叶片的降噪效果占有较大的优势，因为它能够在一定程度上对叶轮与隔舌之间的动静干涉进行减少，然后对管道泵内部的压力脉动进行降低，而上网的分析中也提到了许多流动招生的产生，主要是由于管道泵内部存在压力脉动，在对其进行有效的降低之后就能够对发出的噪声进行控制。
4 结论
管道泵在运行的过程当中能够引起机组振动噪声以及影响运行稳定性的因素，主要是叶轮跟隔舌相接地方的动静干涉，再加上它受到设计以及流量的影响，会出现不同的叶频、轴频和倍频。除了机主在振动过程当中出现的噪声之外，管道泵的水动力噪声也会影响到用户的日常生活，而该类型的噪声主要由宽频噪声以及离散噪声这两个部分组成。上文提到的隔舌是噪音出现的主要来源，其主要原因是管道泵泵体内升压主要分布在隔舌的附近。
参考文献：
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