[發明專利]用于減振消聲的流固耦合力學超材料管路結構及制備方法

有效

• 申請號: 202110432733.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113090847B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 郁殿龍;胡洋華;劉江偉;溫激鴻;張振方;胡兵
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: F16L55/02
• 分類號: F16L55/02;F16L55/033
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 關洪濤

本發明提供一種用于減振消聲的流固耦合力學超材料管路結構及制備方法，管路結構包括：若干個串聯連接的減振降噪管路原胞；所述減振降噪管路原胞包括：依次連接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件單元，位于第二接管的部分外壁上且圍繞第二接管設置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的內徑遞減；所述第二接管呈直管狀；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的內徑遞減。所述用于減振消聲的流固耦合力學超材料管路結構具有良好的低頻、寬帶減振消聲功能。

技術領域

本發明屬于管路降噪及力學超構材料領域，尤其涉及一種用于減振消聲的流固耦合力學超材料管路結構及制備方法。

背景技術

充液管路系統廣泛應用于航空航天、船舶、高鐵、汽車等裝備中，充液管路系統在正常工作運行時，流體和管路結構會產生流固耦合作用：即流體在管路結構內循環流動產生的壓力脈動和速度脈動會引發管路結構的管壁振動，進而產生噪聲，同時管壁的振動會導致管內流體形態發生改變。流固耦合管路系統的振動與噪聲問題十分嚴重，據統計，在現實工業生產中，充液管路系統中75％以上管路接頭損壞或者管路破裂是由流固耦合作用引起的振動與噪聲問題所致，這一問題在船舶的充液管路系統和飛機的液壓管路系統中顯得更為突出。各國科研人員對該問題給予了廣泛關注，控制流固耦合管路系統的振動與噪聲問題的措施主要有：在管壁外敷設粘彈性阻尼材料、在管路和支座間安裝阻尼器或減振層、在管路系統中安裝消聲彎頭及水消聲器、以及主動控制技術等，這些方法對中高頻噪聲能夠產生較好的效果。

然而，由于船舶、飛機等運載裝備管路系統的輻射噪聲主要以低頻噪聲為主，而且受裝備結構形式以及空間尺寸、附加質量的限制，上述噪聲控制措施在運載裝備輸流管路系統難以取得良好的減振降噪效果，并且上述措施的減振降噪帶寬通常不夠寬，迫切需要新的運載裝備管路系統控制噪聲。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中難以實現低頻寬帶減振消聲功能的問題，從而提供一種用于減振消聲的流固耦合力學超材料管路結構及制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于減振消聲的流固耦合力學超材料管路結構，包括：若干個串聯連接的減振降噪管路原胞；所述減振降噪管路原胞包括：依次連接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件單元，位于第二接管的部分外壁上且圍繞第二接管設置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的內徑遞減；所述第二接管呈直管狀；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的內徑遞減。

可選的，所述振子件單元包括：振子剛性件和振子質量件，所述振子剛性件位于第二接管的部分外壁表面且圍繞第二接管，所述振子質量件位于所述振子剛性件背向所述第二接管一側的表面。

可選的，所述振子剛性件的材料包括硅膠、橡膠或軟質塑料；所述振子質量件的材料包括鋼、鋁、銅、有機玻璃、PVC、或木材。

可選的，所述振子剛性件的內徑與所述第二接管的外徑相同，所述振子剛性件的內徑為35mm～100mm，所述振子剛性件的厚度為2.5mm～10.5mm；所述振子質量件的內徑與所述振子剛性件的外徑相同；所述振子質量件的厚度為2.0mm～6.5mm。

可選的，所述振子剛性件的內表面與第二接管的外壁之間的接觸連接形式為離散接觸連接；沿著第二接管的周向方向設置有若干個間隔的振子剛性件。

可選的，所述振子剛性件在平行于第二接管的內徑方向上的截面形狀為方形、圓形、三角形、圓環形、三角環形、或回環形。

可選的，所述振子剛性件的內表面與第二接管的外壁之間的接觸連接形式為連續接觸連接。

可選的，所述振子剛性件在平行于第二接管的內徑方向上的截面形狀為圓環形、三角環形、或回環形。

可選的，所述振子剛性件在平行于第二接管的內徑方向上的和所述振子質量件在平行于第二接管的內徑方向上的截面形狀相同。