[发明专利]一种泵流动诱导振动性能综合评价方法

说明书

本发明提供了一种泵流动诱导振动性能综合评价方法，首先利用试验测试或数值计算得到泵叶轮出口处的压力脉动数据并计算出无量纲压力脉动系数时域变化函数；然后对上述时域变化函数进行快速傅里叶变化获得频域变化函数，之后进行全频域搜索，按幅值从大到小排列并选取前三个频率点作为计算频率点；接着采用层次分析法确定各计算频率点的幅值在泵流动诱导振动整体评价中的权重因子，最终通过对各个计算频率点的幅值和与之对应的权重因子的计算获得泵三阶综合振动压强来评价泵整体振动水平。本发明综合考虑泵叶轮出口压力脉动变化函数在频域上多个频率点的幅值，克服了以往只考虑主频处振动幅值来衡量泵振动性能的片面性，具有广泛的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及流体机械设计领域，特指涉及一种泵流动诱导振动性能综合评价方法。

背景技术

泵作用一种通用机械，在众多工业领域中发挥着不可取代的重要作用。随着社会的发展，对泵运行时的稳定性提出了新的要求，较低的振动水平不但可以节省能量提高性能，而且对保证泵的寿命也至关重要。

泵的振动有两种：一是机械振动引起的系统振动，二是流动诱导引起的振动。前者主要是受设计和制造影响，现已通过主动控制技术等得到了较好的解决，而后者主要是由于泵内部的非定常流动所引起的，其作用机理还在不断的研究中。压力脉动作为泵内非定常流动特征的具体表现形式，同时也是引发泵流动诱导振动的主要因素。但是目前对于压力脉动的分析方法大多只关注主频处(最大幅值对应的频率)的幅值分析，对于次主频处(通常是叶频，也可能是轴频、动静干涉频率等)的幅值考虑的较少。虽然这些方法能够在一定程度上反应泵的振动水平，但当次主频等频率处的幅值较大时，这种分析方法就显得不够全面。因此，急需提出一种能够综合评价泵流动诱导振动性能的方法。但是迄今为止，尚未见泵流动诱导振动综合评价方法的相关报道。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种泵流动诱导振动性能综合评价方法，较为全面地反映泵的振动性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种泵流动诱导振动性能综合评价方法，包含以下步骤：

步骤一：选取叶轮出口处作为监测点，采用试验测试或数值计算得到监测点的压力脉动数据，并计算出无量纲化的压力脉动系数时域变化函数；

步骤二：对压力脉动系数时域变化函数进行快速傅里叶变化以获得频域变化函数，进行全频域搜索，按幅值从大到小选取前三个频率为计算频率点；

步骤三：采用层次分析法确定计算频率点的幅值在泵流动诱导振动整体评价中的权重因子，通过对各个计算频率点的幅值和与之对应的权重因子的计算获得泵三阶综合振动压强，根据所述泵三阶综合振动压强评判泵流动诱导振动性能，所述泵三阶综合振动压强越大，则泵流动诱导振动性能越差，泵三阶综合振动压强越小，则泵流动诱导振动性能越好。

优选地，所述步骤一中，利用试验测试获取数据时，选取叶轮出口处作为监测点，当泵稳定运行后方可进行数据采样，采样频率f_s选定为1000f₁，f₁为泵的轴频，持续时间t＝2T，T为待测泵的旋转周期；

利用数值计算获取压力脉动数据时，将正确的定常计算结果设置为非定常计算的初始条件，并设置非定常计算时间步长计算总时间为7T，选取最后两个周期内的数据作为压力脉动数据。

优选地，所述步骤一中，获取压力脉动数据后，除去压力脉动数据中的无效数据并与时间信息相匹配，获得压力脉动时域变化函数F_p(t)，采用EXCEL或ORIGIN等数据处理软件将得到的压力脉动时域变化函数F_p(t)变化为压力脉动系数C_P的时域变化函数F_C(t)，实现所选变量的无量纲化，其中p为叶轮出口处监测点的静压；为1个旋转周期内叶轮出口处监测点的平均静压；ρ为流体密度；u为叶轮出口处监测点的圆周速度。