[發明專利]一種U型彎頭的消聲處理方法

有效

• 申請號: 201511018891.4
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105677948B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 高然;趙建勛;陳仕擴;張威;任彤;茍立
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

1.一種U型彎頭的消聲處理方法，其特征在于，所述U型彎頭包括上頂板、下底板、外弧面和內弧面；上頂板、下底板、外弧面和內弧面作為四個面合圍得到一個1/2圓的弧形管；上頂板與下底板相同；其特征在于，所述上頂板、下底板和內弧面都被劃分為高噪音區、中噪音區和低噪音區；在所述高噪音區和中噪音區的位于彎頭內的表面設置有厚度不同的消聲材料；所述U型彎頭的消聲處理方法包括以下步驟：

步驟1：對于常見的U型彎頭，求解其連續性方程和N-S動量方程偏微分方程組，確定U型彎頭穩態湍流速度場U(x,y,z)和壓力場P(x,y,z)；

步驟2：根據步驟1得到U型彎頭穩態湍流速度場U(x,y,z)和壓力場P(x,y,z)，代入式1所示的聲學脈動偏微分方程，然后對式1進行一階迎風格式離散化，并利用高斯-賽德爾迭代求解離散化后的式1，得到聲學脈動偏微分方程的流動分量u_a(x,y,z)和P_a(x,y,z)，進而得到紊流脈動動能k和紊流脈動動能的耗散率ε；

式中，t為時間，s；i和j為直角坐標系的方向分量；ρ為空氣密度，kg/m³；ρ_a為板面上的空氣密度，kg/m³；u'為脈動速度，m/s；P'為脈動壓力，Pa；U為彎頭穩態湍流速度，m/s；P為彎頭壓力，Pa；

步驟3：根據步驟2求解得到的紊流脈動動能k和紊流脈動動能的耗散率ε，分別計算內弧面、上頂板與下底板的聲壓級L_P，從而得到內弧面、上頂板與下底板各自的聲壓級范圍；

步驟4：根據步驟3得到的內弧面、上頂板與下底板的聲壓級范圍，分別計算得到各個板面的劃分高噪音區和中噪音區的聲壓級閾值L_h-m；同時計算得到內弧面、上頂板與下底板的劃分中噪音區和低噪音區的聲壓級閾值L_m-l；將L_h-m在板面上對應的曲線作為板面的高中噪聲區包絡曲線；將L_m-l在板面上對應的曲線作為板面的中低噪聲區包絡曲線；

步驟5：分別在步驟4得到的各板面上的中低噪聲區包絡曲線、高中噪聲區包絡曲線上取多個離散點，并獲取這些離散點的坐標值；對中低噪聲區包絡曲線、高中噪聲區包絡曲線上的離散點的坐標值進行擬合，得到原始擬合曲線方程；然后采用通用全局優化法對原始擬合曲線方程進行處理，得到中低噪聲區包絡曲線、高中噪聲區包絡曲線對應的擬合曲線方程；

步驟6：將步驟5得到每個板面的每條擬合曲線方程作為板面上各噪音區的分界線，得到各板面的高噪音區、中噪音區和低噪音區；

步驟7：在步驟6得到的每個板面的高噪音區的位于彎頭內的表面涂抹聚氨酯橡膠，在中噪音區的位于彎頭內的表面涂抹樹脂改性瀝青。

2.如權利要求1所述的U型彎頭的消聲處理方法，其特征在于，所述步驟3中，利用下式分別計算內弧面、上頂板與下底板的聲壓級L_P：

式中：α_ε為縮尺常數，根據Sarkar&Hussaini各向同性湍流DNS模擬校準研究，取0.1；P_ref為基準聲功率，W/m³，α₀為標準狀況下的當地音速，m/s；ρ是空氣密度，kg/m³。

3.如權利要求1所述的U型彎頭的消聲處理方法，其特征在于，所述步驟4中，分別利用式3得到各個板面的劃分高噪音區和中噪音區的聲壓級閾值L_h-m；同時利用式4得到內弧面、上頂板與下底板的劃分中噪音區和低噪音區的聲壓級閾值L_m-l；

式中，L_max-h、L_min-l分別為板面的最大聲壓級值和最小聲壓級值，dB；α、β為區域劃分常數，0.5<α≤1，1≤β≤2。