[發明專利]一種具有消聲功能的低阻力自適應吸流控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201810869743.0
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108953825B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 劉永偉;姜虹旭;曲俊超;劉文博;商德江
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F16L55/033
• 分類號: F16L55/033;F16L55/05;F16L55/027
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本發明公開了一種具有消聲功能的低阻力自適應吸流控制裝置及方法，屬于聲學測量領域。本發明提供的裝置包括圓管、薄膜、套管、加壓器、壓力表、壓力傳感器；圓管表面開設小通孔，薄膜貼敷在圓管的外表面，套管與圓管同軸心放置，并與圓管外表面組成封閉系統，加壓器位于套管的外側，壓力表位于套管的外側，壓力傳感器位于圓管進流端和出流端的內表面；本發明提供的方法包括：采用插值的方法得到圓管內流體的壓強；計算得到需要施加至薄膜表面的壓強；調整壓強值為小通孔處流動壓強和薄膜表面壓強之和；本發明解決了流動在圓管中運動時受到的較大阻力和較高噪聲問題，可以提高潛艇、魚雷等水下航行器的聲隱身性能。

技術領域

本發明涉及一種具有消聲功能的低阻力自適應吸流控制裝置及方法，屬于聲學測量領域。

背景技術

近年來，為降低潛艇、魚雷等水下航行器的水動力噪聲，開展了以填角、消渦片、扁平格柵等為典型代表的被動流動控制技術，該技術的優點在于不需要向流場中注入能量，但是由于控制方式不能隨來流狀態進行實時變化，在較高流速和較大攻角時，達不到降低水動力噪聲的目的。為了提高控制水動力噪聲的效果，也有以自適應吸流、零質量射流、電磁力等為代表的主動流動控制技術，該技術通過向流場中注入能量，特別是往邊界層內注入能量，實現流場與水動力噪聲的主動控制，由于所需的能量少，控制效果佳，達到了“四兩撥千斤”的功效，成為目前研究的熱點。

自適應吸流是一種將壓力較高處的流動抽吸至壓力較低處，減輕湍流脈動壓力對結構的激勵，實現流動主動控制的技術。但是，在實現該技術時，需要采用導管對流動進行抽吸，而導管的流動與聲學特征是限制應用該技術的主要因素，如何設計低噪聲和低阻力的導管就顯得愈發重要。

在公開發表的采用吸流技術進行流動控制的文獻中，往往只側重吸流孔的尺寸、吸流孔的位置、吸流速度與來流速度之比等方面的研究(張勝利，抽吸控制翼板結合部馬蹄渦的大渦模擬研究，第十二屆全國水動力學學術會議，2013)，極少或沒有涉及抽吸之后的流動處理方法，這使得自適應吸流技術與實際的工程應用之間還有一定的距離。

實現自適應吸流的最簡單的方法就是將吸流口和出流口以導管連接起來，這種方法固然有效，但由于沒有考慮導管內表面的阻力效應、湍流激勵管壁產生的噪聲，以及導管出流口處形成的噴流噪聲等，其降低水動力噪聲的效果肯定會大打折扣。這是因為流動激勵管壁產生的噪聲是流激結構噪聲，此噪聲的輻射效率與偶極子聲源的輻射效率相同，遠遠高于流動自身的噪聲輻射效率，因為后者的輻射效率是四極子聲源的輻射效率。可見，采用自適應吸流進行流動控制的技術，著重需要解決導管的流動發聲問題。

對于導管噪聲，特別是管道噪聲的治理工作，已公開發表的研究成果可分為以下幾類：第一，采用特殊材料對導管流激噪聲進行抑制，例如將鋼管換成碳纖維管、聚乙烯管和帶鋼絲的軟管等，這些均是利用粘彈性材料的較大損耗特性來衰減流激噪聲的；第二，采用消音器對導管流激噪聲進行抑制，例如管道中插入以摩托車或汽車的排氣筒構造為典型代表的擴張型消音器，可以吸收流激噪聲；第三，通過在管壁貼敷粘彈性材料對導管流激噪聲進行抑制，例如房間內的下水管道外面貼敷聚乙烯絨、棉麻等消聲覆蓋層，可吸收導管的流激噪聲；第四，通過在管壁內部放置小貼片---形成渦流發生器，對導管的流激噪聲進行抑制。上述這些抑制流激噪聲的方法并沒有考慮如何減少導管內的流動阻力，屬于只治標而沒有治本的方法，不能滿足自適應吸流技術在工程中的應用。

發明內容

本發明提供了一種具有消聲功能的低阻力自適應吸流控制裝置及方法，具體技術方案如下：

本發明提供的裝置包括圓管1、薄膜2、套管3、加壓器4、壓力表5、進流端壓力傳感器61、出流端壓力傳感器62；其中，圓管表面開設小通孔11，薄膜貼敷在圓管的外表面，套管與圓管同軸心放置，并與圓管的外表面組成封閉系統，加壓器位于套管的外側，壓力表位于套管的外側，壓力傳感器位于圓管進流端和出流端的內表面；