[發(fā)明專利]一種基于低速氣泡流的水下排氣降噪裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910542707.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN110410176B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳大轉(zhuǎn);張凌;邢允;葉豪杰;曹琳琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N1/10
• 分類號(hào): F01N1/10;F01N13/12
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 韓聰

本發(fā)明公開了一種基于低速氣泡流的水下排氣降噪裝置，屬于水下排氣降噪技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括依次設(shè)置的氣泡消聲層、擋板層和破泡層；氣泡消聲層包括：主腔室，其頂部開放，相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置封閉的氣體緩沖室，其余空間形成排氣消聲腔；多個(gè)進(jìn)氣管，將上游氣體引入所述氣體緩沖室進(jìn)行緩沖；多孔管，兩端分別連通相對(duì)設(shè)置的氣體緩沖室，且管壁上開設(shè)有若干排氣孔，上游高速氣體經(jīng)排氣孔排出后形成多個(gè)低速氣泡流；擋板層設(shè)有對(duì)從排氣消聲腔輻射的氣泡噪聲進(jìn)行阻擋的擋板，擋板上設(shè)有供氣泡上浮通過的條形孔；破泡層設(shè)有紗網(wǎng)，上浮的氣泡經(jīng)紗網(wǎng)濾過后破碎變小。通過上述組合作用，10?5000Hz全頻段最佳降噪效果在10dB以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下排氣降噪技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水下排氣降噪裝置，具體地說，是涉及一種基于低速氣泡流且具有多層結(jié)構(gòu)的箱式水下排氣降噪裝置。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染、人口膨脹以及陸地資源短缺等全球性問題的日益嚴(yán)峻，海洋對(duì)于人類生存的重要性愈加彰顯。海洋不僅能夠?yàn)槿祟愄峁┥姹匦璧氖澄锖湍茉矗€是人類交通運(yùn)輸、休閑娛樂的主要場所之一，海洋資源的高效、合理開發(fā)和海洋環(huán)境的保護(hù)逐漸提上日程。

水下排氣噪聲水平是當(dāng)下海洋資源開發(fā)和海洋環(huán)境保護(hù)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。柴油機(jī)等水下熱動(dòng)力裝置是海洋資源開發(fā)利用過程中的主要?jiǎng)恿碓矗湓诠ぷ鬟^程中會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的水下排氣噪聲。這些噪聲不僅會(huì)干擾海洋資源開發(fā)過程中的聲響探測與通訊工作，還會(huì)影響到工作人員的生理、心理健康，大大降低海洋資源的開發(fā)效率；甚至?xí)?duì)海洋生物的交流、繁殖和生存帶來干擾，從而對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。因此，開發(fā)水下排氣降噪技術(shù)對(duì)于海洋資源的開發(fā)和海洋環(huán)境的保護(hù)具有重大意義。

空氣排氣降噪技術(shù)是水下排氣降噪技術(shù)的基礎(chǔ)，常見的空氣排氣降噪技術(shù)主要有被動(dòng)式、主動(dòng)式以及半自動(dòng)式三種。被動(dòng)式的應(yīng)用非常廣泛，包含阻性消聲和抗性消聲以及復(fù)合消聲方式。阻性消聲主要是通過增加聲音向外傳播過程中的阻力以消耗噪聲能量，從而達(dá)到降低噪聲強(qiáng)度的目的，常見的結(jié)構(gòu)為多孔管/板與吸聲材料的組合，主要作用頻段為中高頻段；抗性消聲通常設(shè)于管路直徑突變處，其主要是利用擴(kuò)張腔讓聲波產(chǎn)生相位疊加抵消或利用共振腔產(chǎn)生共振來消耗噪聲能量，主要作用頻段為中低頻段。主動(dòng)式消聲技術(shù)應(yīng)用相對(duì)較少，主要原理是結(jié)合聲傳感器和聲發(fā)射器，人為產(chǎn)生與噪聲相位相反的聲波，利用疊加抵消的原理實(shí)現(xiàn)降噪作用，具有較好的降噪效果但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。半主動(dòng)式消聲技術(shù)主體為被動(dòng)式消聲器的結(jié)構(gòu)，但可以根據(jù)排氣工況調(diào)節(jié)氣流通路，以實(shí)現(xiàn)消聲量與流阻的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

同空氣排氣過程相比，水下排氣過程伴隨著復(fù)雜的氣液兩相流場行為，其對(duì)外輻射噪聲成分復(fù)雜，包括氣動(dòng)噪聲、邊界噪聲以及氣泡噪聲等多種成分，頻域覆蓋范圍極廣。現(xiàn)階段，已有水下排氣降噪技術(shù)多是基于被動(dòng)式空氣排氣降噪方法發(fā)展而來，往往考慮在排氣管道內(nèi)設(shè)置消聲結(jié)構(gòu)，如在排氣管路中增設(shè)冷卻消聲器以及噴淋消聲器等，這些措施均可以顯著降低水下排氣過程中的氣體脈動(dòng)噪聲，且由于氣體冷卻、噴淋的作用，邊界噪聲也會(huì)有一定程度的抑制。但由于上述方法對(duì)于管道出口處氣液兩相射流接觸狀態(tài)的改變均較小，其對(duì)邊界噪聲和氣泡噪聲的抑制是非常有限的，而這些都是水下排氣過程輻射噪聲的主要成分，因此上述降噪手段在水下排氣過程中的使用往往很難達(dá)到令人滿意的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于低速氣泡流的水下排氣降噪裝置，以滿足柴油機(jī)等水下熱動(dòng)力裝置在工作過程中排氣降噪的需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于低速氣泡流的水下排氣降噪裝置，包括從下至上依次設(shè)置的氣泡消聲層、擋板層和破泡層；

所述氣泡消聲層將上游高速氣流轉(zhuǎn)換為低速氣泡流，其包括：

主腔室，其頂部開放，相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置封閉的氣體緩沖室，其余空間形成排氣消聲腔；

多個(gè)進(jìn)氣管，設(shè)于主腔室外側(cè)壁上，與所述氣體緩沖室相通，并將上游高速氣流引入所述氣體緩沖室進(jìn)行緩沖；