VRD16旋片真空泵氣動噪聲和結(jié)構(gòu)振動噪聲的數(shù)值計算及降噪分析.pdf

1、由于旋片泵的工作原理及結(jié)構(gòu)特性，振動和噪聲是不可避免的。國外廠家很早就注意對其進(jìn)行減振降噪，其產(chǎn)品的噪聲一般比國產(chǎn)泵低10dB(A)左右，國內(nèi)用戶近年來對減小振動和噪聲的要求強(qiáng)烈，所以很有必要對其振動噪聲進(jìn)行研究和控制。
　　本論文對VRD16旋片泵由于轉(zhuǎn)子慢偏心引起的振動及腔體輻射噪聲、排氣噪聲、擋油罩和限位板的輻射噪聲進(jìn)行了數(shù)值化仿真分析研究和優(yōu)化設(shè)計。
　　運用多體動力學(xué)和油膜動力潤滑方法，對RD16旋片泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行

2、耦合數(shù)值化計算，其中油膜壓力數(shù)學(xué)模型采用Capone短軸承理論得到的解析解，并將得到的軸心運動參數(shù)與只進(jìn)行多體動力學(xué)分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，可知將油膜動力潤滑引入到多體動力學(xué)分析中更符合實際情況。對比兩種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，可知兩軸垂直放置油膜壓力較大，將計算得到的油膜壓力進(jìn)行傅里葉變換，并將其施加到腔體上，以MPC節(jié)點耦合的方法模擬螺栓連接，運用有限元方法，在頻域內(nèi)求得了腔體的振動響應(yīng)。用最小二乘法對油膜壓力進(jìn)行擬合，濾掉其高頻振動，經(jīng)傅里葉變

3、換后，其200Hz-400Hz處與實驗不符，所以本論文對腔體的振動響應(yīng)的計算考慮了油膜壓力的高頻部分。將400Hz以內(nèi)腔體的振動響應(yīng)與實驗進(jìn)行對比，其理論計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)基本符合，可間接證明整個頻帶內(nèi)的計算符合實際情況。由于油膜壓力頻帶較寬，激起了腔體的前14階共振模態(tài)，所以腔體的振動較大。以計算得到的腔體的振動響應(yīng)為邊界條件，運用邊界元方法，計算得到了腔體的輻射噪聲。通過改變油膜間隙的大小，對油膜壓力進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，減小其幅值并穩(wěn)定其

4、波動量，從而減小腔體的振動。
　　根據(jù)VRD16旋片泵的結(jié)構(gòu)，計算了壓縮腔面積、入口壓力、排氣速度等參數(shù)，并以此作為流場分析的邊界條件。運用大渦模擬方法對VRD16旋片泵排氣腔流場進(jìn)行計算，得到排氣腔內(nèi)流場的壓力、速度等參數(shù)。將排氣腔內(nèi)的壁面壓力進(jìn)行傅立葉變換，生成偶極子噪聲源，運用聲學(xué)有限元方法和LMS Virtual.Lab軟件中AML技術(shù)計算排氣腔遠(yuǎn)場噪聲。經(jīng)對比，在2500Hz以下高真空腔內(nèi)的氣動噪聲明顯高于低真空腔內(nèi)的氣

5、動噪聲，而在2500Hz以上，兩腔內(nèi)氣動噪聲值相差不是很大。通過對擋油罩內(nèi)的流場進(jìn)行分析，得出其由于壁面波動而引起較多漩渦，所以將擋油罩內(nèi)流道進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)后部分監(jiān)測點的壓力波動明顯降低，經(jīng)計算得到，高真空區(qū)域場點聲功率級平均降低7.70dB，低真空區(qū)域場點聲功率級平均降低6.92dB，高真空區(qū)域監(jiān)測點Field Point聲壓級平均降低8.72dB，低真空區(qū)域監(jiān)測點Field Point聲壓級平均降低7.83dB。通過增加排氣口

6、的方法，對高真空腔流道進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)計算高真空腔內(nèi)氣動噪聲有明顯的降低，場點聲功率級平均降低31.62dB，監(jiān)測點Field Point聲壓級平均降低31.33dB。
　　運用流固耦合技術(shù)，對擋油罩和限位板的振動響應(yīng)和輻射噪聲進(jìn)行了計算，得到了擋油罩和限位板的振動響應(yīng)，其振動位移和速度在某一恒定值附近振蕩，所以擋油罩和限位板的振動呈收斂狀態(tài)，即最終擋油罩和限位板在氣流的作用下發(fā)生靜變形，所以由氣體壓力引起的固體振動和輻射噪聲并不大。