叶片包角对离心泵流动诱导振动噪声的影响

　　0 引 言

　　随着国民经济的快速发展和人们生活水平的日益提高，如今离心泵运行时产生的振动和噪声日益成为社会关注的问题。离心泵的振动噪声分为机械引起的振动噪声和流动诱导振动噪声两类[1]。机械引起的振动噪声主要由机械设计和制造引起，前已通过隔振、吸振、阻振、吸声等方法得以改善。流动诱导振动噪声主要是由流体机械内部的非稳定流动引起，是目前研究的热点和前沿，国内外学者进行了大量的研究[2-14]，取得了一定的进展，但其产生的机理和发展规律目前尚未完全掌握，流动诱导振动噪声的主动控制技术也有待深入研究。

　　离心泵的优化水力设计是降低流动诱导振动和噪声的根本方法，因此离心泵关键几何参数的选取对改善流动诱导振动噪声有重要的影响，作者所在的课题组已对叶片出口宽度和叶片数等几何参数对离心泵性能及内部流动诱导振动噪声的影响进行了较为深入的研究[15-17]，初步掌握了参数的变化对振动强度和声压级的影响规律。包角对离心泵的性能有一定影响[18-20]，是水力设计的关键几何参数，为进一步完善和建立低振动低噪声离心泵水力设计方法，本文以一台单级单吸离心泵为研究对象，通过试验测量的方法研究叶片包角变化对流动诱导振动噪声的影响。

　　1 试验测试系统

　　试验在江苏大学流体机械工程技术研究中心闭式试验台上进行，试验装置由汽蚀筒、稳压罐、进出水管路、阀门、真空泵、电机、压力变送器、高频传感器、水听器和数据采集系统等部分组成[21]。

　　1.1 数据采集系统

　　离心泵流体诱导振动噪声试验测试的数据采集系统包括振动噪声信号的采集和泵性能参数的采集两部分，实现了泵性能参数与振动噪声信号的同步采集，提高了试验测试的准确性。

　　振动噪声信号的采集采用虚拟仪器技术，因其具有性能高、扩展性强、开发时间少等优势，而得到广泛应用[22-23]。模型泵在稳定运行状态下产生的振动噪声信号由美国 NI 公司的 PXI-4472B 动态信号采集模板来采集，振动信号和噪声信号分别用加速度传感器和水听器来测量。加速度传感器选用美国 PBC 公司的 MA352A60，使用频率范围为 5～70kHz。水听器的型号为 ST70，使用频率范围为 50～70 kHz，接收声压灵敏度为-204 dB。传感器的输出信号通过采集模板硬件转换输入到虚拟仪器驱动程序中，应用 LabView 软件中的 DAQ Assistant 功能实现振动噪声信号的显示和采集[24]。虚拟仪器及信号采集卡如图 1 所示。根据奈奎斯特采样定理和振动噪声的测试范围确定采集模块的采样时间间隔和采样数，一般取采样频率为最高有用频率的3～4 倍[25]。确定采样频率为 20 kHz，采样数N=2000。