離心泵噪聲研究的綜述和展望

寇宇寧

（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江大慶 163411）

離心泵噪聲研究的綜述和展望

寇宇寧

（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江大慶 163411）

在離心泵應用中，噪聲是非常重要的研究內容。下面將就離心泵噪聲相關研究進行一定的分析與展望。

離心泵噪聲；研究綜述；展望

1 引言

離心泵是現今在工業當中應用較為廣泛的機械類型，根據其結構、形狀以及類型特征，在實際運行中經常會存在一定的噪聲，并使得離心泵噪聲成為了該設備應用中非常重要的一項問題。在該種情況下，做好離心泵噪聲的研究則成為了非常重要的一項工作，不僅能夠降低因噪聲存在對日常生活以及工業環境的影響，且在離心泵設計改進方面也具有積極的意義。

2 離心泵噪聲研究方式

2.1 數學模型推導

2.1.1 Lighthill聲類比理論

Lighthill方程為現代氣動聲學誕生的標志，也是離心泵葉輪機械噪聲研究的基礎。該理論的關鍵，即認為流體動力聲源為已知類型，只要能夠以不動方式的應用對聲源項獲得，則能夠實現聲場的計算，并以此使其在噪聲預測方面具有有利的特點，并獲得了較好的應用。同時，該理論在實際應用中也存在著一定的局限性，即人為對聲場、流場進行分離的方式并不能夠對流場同聲場間相互作用的問題進行解決，且在聲源四級子項當中具有較多的隱含項源，如邊界層聲源以及沖擊聲源等，在以模型方式求解時存在著較大的難度。

2.1.2 渦聲理論

該理論是1964年Powell在Lighthill方程基礎上簡化獲得的理論，在該理論中，其指出了漩渦是流體動力聲當中的唯一源項，即實現了流場發聲機制的反映。通過該理論的提出，即在對流體誘發噪聲情況進行求解時，僅僅對流場中具有漩渦區域進行考慮即可，在流動發聲的數值計算以及理論研究方面都具有了更為便利的特征。同時，其也從漩渦角度對流場常用方式進行了研究，常用方式包括有離散、混合漩渦法等，該種情況的存在，也表明通過渦聲理論對離心泵噪聲進行分析是一種有效的方式。2004年，有學者即通過該方式先求離心泵流場，之后求解聲場，以此開發出了一種誘發噪聲的快速算法。在該方式中，其首先通過無黏漩渦脫落同人工黏度離散漩渦模型的應用對離心泵廢定常流場進行計算，之后通過非定常力實現離心泵內部聲場的求解。

2.2 數值計算

有學者指出，在制定條件下對流場進行計算時，可以對葉輪機械以及聲場影響進行忽略，該理論的主要原因，即當表面應力對偶極子源引起之后，以數值方式對離心泵噪聲的研究也獲得了快速的發展。在這部分研究中，都先對離心泵內部流場進行計算，之后對流場誘發聲的步驟進行計算。在通過計算獲得流體流速以及壓力后，則可以通過計算聲學的應用獲得以壓力脈動方式誘發的結構輻射噪聲，其中，直接邊界元、聲場有限元以及間接邊界元都是對聲學進行計算經常應用到的方式。對于這部分方式來說，在實際離心泵內部流場進行計算時，都將流體作為不可壓縮介質看待的，即在獲得流體在固定表面定力后，將其作為可壓縮介質對噪聲在流場中的傳播求出。需要指出的是，以這部分方式對流場進行求解時，都將離心泵葉輪以及蝸殼作為剛體計算的，而對其在流場方面的影響卻存在著一定的忽略情況。該種情況的存在，即當葉輪以及蝸殼在流固耦合當中，固體表面將具有較小的彈性位移，其同流場中位移相比而言小到忽略不計，同時，離心泵結構向內部以及空氣流場產生的輻射也將因同樣的原因可以忽略。目前，還沒有查到在葉輪片較薄位置在流場方面的顯著影響研究。

3 離心泵噪聲研究展望

經過多年的研究，行業內在離心泵噪聲產生機理方面已經獲得了一定的進展，但還缺少一個快速、系統的方式對離心泵噪聲實現準確的預測，也缺少能夠實現離心泵結構優化的方式。要想對該目標進行達成，則需要從以下方面努力：第一，單漩渦運動發生模型建立。目前，可以通過CDF數值對N-S方程進行求解的方式獲得漩渦描述方式的完整流場。如果能夠建立單個漩渦誘發流體模型以及單漩渦移動固體邊界耦合噪聲模型，則可以不對邊界、流體、水錘同湍流等復雜現象進行考慮，以此方式即能夠獲得準確的離心泵噪聲。在建立單個漩渦模型時，將其分解為兩維漩渦則是非常有效的一種處理方式；第二，離心泵全局噪聲研究。在離心泵運行中，不同類型閥以及進出口管道將導致噪聲出現是較為明顯的內容，對于已存在的研究來說，都是將離心泵自身所產生的噪聲最為重點，而在閥以及管道方面噪聲還沒有開展全面的研究。對此，就需要能夠積極做好離心泵全局模型的建立，以此更為準確、完整的對離心泵不同部件產生的噪聲進行確定；第三，建立快速數值計算方法。在以數值對離心泵內部流場進行求解時往往需要較多的時間，之后還需要將獲得的數據實現向聲場計算工具的輸入，具有較大的空間以及時間耗費。在該種情況下，就需要做好快速算法的建立，在提升計算速度的基礎上加快研究進展。

4 結束語

離心泵噪聲研究是離心泵設備應用當中非常關鍵的一項內容，通過對離心泵噪聲研究進行綜述與分析，對未來研究工作的開展具有重要的指導意義。

[1] 汪家瓊，趙瑞杰，孔繁余，等.不銹鋼沖壓焊接離心泵研究現狀[J].水泵技術，2015，（4）：11-15.

[2] 徐宇平，袁壽其，張金鳳，等.螺旋離心泵研究現狀及前景[J].流體機械，2012，（4）：35-40.

[3] 李亞林，袁壽其，湯躍，等.離心泵內部流動PIV測試研究進展[J].水泵技術，2010，（5）：1-5.

Review and Prospect of Research on Centrifugal Pump Noise

Kou Yu-ning

Noise is a very important content in the application of centrifugal pump.The following will be related to the study of centrifugal pump noise analysis and outlook.

centrifugal pump noise；review；prospect

TH311

B

1003-6490（2017）01-0093-01

2017-01-01

寇宇寧（1978—），女，遼寧莊河人，工程師，主要研究方向為化工設備管理。