离心泵水动力噪声的产生机理
离心泵内部水动力噪声是一种强迫振动问题,是由流场中的流体力引起的,这些流体力主要是由于湍流脉动、旋转失速、空化和动静干涉等不稳定现象引起。
1.动静干涉
动静干涉作用主要是指叶轮出口处的旋转压力场和速度场会与下游的静止部件发生周期性相互作用,导致叶轮出口的尾流影响静止部件内的流动,且作用距离较长。压水室的存在周期性地改变叶轮出口的流动边界条件,干扰叶轮内部流动,诱使旋涡的发生,改变叶轮与压水室内的流动结构,引起流场的压力脉动,产生水力激励诱导振动。
2.旋转失速
叶轮机械在流量减小到某个值时,叶轮流道内会形成一个或几个失速团,这些失速团以同样的方向,但以较低角速度绕轴旋转,这种现象称为旋转失速。离心泵运行过程中也存在旋转失速现象,其对离心泵的安全运行危害很大。当离心泵流量减小或发生叶轮流道堵塞时,进入叶轮或导叶的液流会发生变化,液流向着叶片压力面冲击,而在吸力面发生脱流;当流量减小到某一极限,由于实际液流流人流道的不均匀性,在各流道内产生的脱流液流形成一个或几个失速团;由于失速团占据一部分流道,使流道截面减小,部分液流挤向相邻流道,改变了相邻流道内的流动;失速团在叶轮各流道内依次循环发生,从而在叶轮内形成旋转失速。旋转失速可造成叶轮流道的阻塞和水泵扬程的降低,且其在叶轮内产生的压力波动是激励转子发生异常振动的激振力。
3.空化
离心泵在运转中,在过流区域的局部(通常是叶轮进口稍后、叶片吸力面与前盖板交接处),液流的绝对压力低于当时温度下的汽化压力时,液体开始汽化,形成气泡。这些气泡随液流流动到高压处,周围的高压液体使气泡急剧变小以至破裂,同时周围液体将高速填充空穴,发生互相撞击而形成局部高压射流,引起周围流体的压力脉动,产生水力激励。
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