[發明專利]一種泵流動誘導振動性能綜合評價方法

在審

• 申請號: 201810361545.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108664710A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 談明高;廉益超;吳賢芳;劉厚林;王凱;王勇;董亮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/16;G06F17/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種泵流動誘導振動性能綜合評價方法，首先利用試驗測試或數值計算得到泵葉輪出口處的壓力脈動數據并計算出無量綱壓力脈動系數時域變化函數；然后對上述時域變化函數進行快速傅里葉變化獲得頻域變化函數，之后進行全頻域搜索，按幅值從大到小排列并選取前三個頻率點作為計算頻率點；接著采用層次分析法確定各計算頻率點的幅值在泵流動誘導振動整體評價中的權重因子，最終通過對各個計算頻率點的幅值和與之對應的權重因子的計算獲得泵三階綜合振動壓強來評價泵整體振動水平。本發明綜合考慮泵葉輪出口壓力脈動變化函數在頻域上多個頻率點的幅值，克服了以往只考慮主頻處振動幅值來衡量泵振動性能的片面性，具有廣泛的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及流體機械設計領域，特指涉及一種泵流動誘導振動性能綜合評價方法。

背景技術

泵作用一種通用機械，在眾多工業領域中發揮著不可取代的重要作用。隨著社會的發展，對泵運行時的穩定性提出了新的要求，較低的振動水平不但可以節省能量提高性能，而且對保證泵的壽命也至關重要。

泵的振動有兩種：一是機械振動引起的系統振動，二是流動誘導引起的振動。前者主要是受設計和制造影響，現已通過主動控制技術等得到了較好的解決，而后者主要是由于泵內部的非定常流動所引起的，其作用機理還在不斷的研究中。壓力脈動作為泵內非定常流動特征的具體表現形式，同時也是引發泵流動誘導振動的主要因素。但是目前對于壓力脈動的分析方法大多只關注主頻處(最大幅值對應的頻率)的幅值分析，對于次主頻處(通常是葉頻，也可能是軸頻、動靜干涉頻率等)的幅值考慮的較少。雖然這些方法能夠在一定程度上反應泵的振動水平，但當次主頻等頻率處的幅值較大時，這種分析方法就顯得不夠全面。因此，急需提出一種能夠綜合評價泵流動誘導振動性能的方法。但是迄今為止，尚未見泵流動誘導振動綜合評價方法的相關報道。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種泵流動誘導振動性能綜合評價方法，較為全面地反映泵的振動性能。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種泵流動誘導振動性能綜合評價方法，包含以下步驟：

步驟一：選取葉輪出口處作為監測點，采用試驗測試或數值計算得到監測點的壓力脈動數據，并計算出無量綱化的壓力脈動系數時域變化函數；

步驟二：對壓力脈動系數時域變化函數進行快速傅里葉變化以獲得頻域變化函數，進行全頻域搜索，按幅值從大到小選取前三個頻率為計算頻率點；

步驟三：采用層次分析法確定計算頻率點的幅值在泵流動誘導振動整體評價中的權重因子，通過對各個計算頻率點的幅值和與之對應的權重因子的計算獲得泵三階綜合振動壓強，根據所述泵三階綜合振動壓強評判泵流動誘導振動性能，所述泵三階綜合振動壓強越大，則泵流動誘導振動性能越差，泵三階綜合振動壓強越小，則泵流動誘導振動性能越好。

優選地，所述步驟一中，利用試驗測試獲取數據時，選取葉輪出口處作為監測點，當泵穩定運行后方可進行數據采樣，采樣頻率f_s選定為1000f₁，f₁為泵的軸頻，持續時間t＝2T，T為待測泵的旋轉周期；

利用數值計算獲取壓力脈動數據時，將正確的定常計算結果設置為非定常計算的初始條件，并設置非定常計算時間步長計算總時間為7T，選取最后兩個周期內的數據作為壓力脈動數據。

優選地，所述步驟一中，獲取壓力脈動數據后，除去壓力脈動數據中的無效數據并與時間信息相匹配，獲得壓力脈動時域變化函數F_p(t)，采用EXCEL或ORIGIN等數據處理軟件將得到的壓力脈動時域變化函數F_p(t)變化為壓力脈動系數C_P的時域變化函數F_C(t)，實現所選變量的無量綱化，其中p為葉輪出口處監測點的靜壓；為1個旋轉周期內葉輪出口處監測點的平均靜壓；ρ為流體密度；u為葉輪出口處監測點的圓周速度。