空泡水洞拐角段吸声降噪结构

本发明涉及船舶与海洋工程、功能材料，尤其涉及一种空泡水洞拐角段吸声降噪结构。

背景技术：

1、空泡水洞是开展船舶、水下航行器、推进器等模型水动力和噪声性能测试的试验装置，其自身需要具备优异的水动力性能和噪声性能。低噪声设计是空泡水洞设计中的一项关键技术。由于低噪声设计的复杂性，通常在设计阶段难以明确方案，往往在空泡水洞建设过程中或建成后采取相应的减振降噪措施，不仅代价高，而且效果欠佳，不利于真正实现空泡水洞低噪声设计目标。

2、空泡水洞的结构复杂，主要由收缩段、试验段、扩散段、四个拐角段、拐角处导流片等几部分组成。拐角段是空泡水洞的重要组成部分，水洞噪声源产生的声波在拐角段内部传递过程中，会产生复杂的声反射、混响等现象，反复叠加可能会造成声压变强、噪声变大。目前，尚未发现拐角段吸声降噪设计和应用的情况。

3、鉴于此，有必要设计一种空泡水洞拐角段吸声降噪结构，以解决空泡水洞低噪声设计中的关键问题，提高空泡水洞的噪声性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种空泡水洞拐角段吸声降噪结构。

2、为实现上述发明目的，本发明提供了一种空泡水洞拐角段吸声降噪结构，空泡水洞回路包括收缩段、试验段、扩散段和拐角段，在空泡水洞回路中，4个拐角段的进、出流方向夹角呈现预定角度，并且相互组成循环回路；所述拐角段包括壳体、设置于壳体内部的导流片以及设置于壳体外壁上的环筋和纵筋；

3、所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构设置于所述壳体的内壁面、壳体的外壁面、导流片前述三者的至少一者上；且单个空泡水洞拐角段吸声降噪结构的吸声面积超过所述壳体的内壁面、壳体的外壁面、导流片前述三者的至少一者表面积的50%。

4、所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构包括拐角段内壁面吸声结构、和/或拐角段外壁面吸声结构、和/或拐角段导流片吸声结构；

5、所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构的厚度大于10mm，用于吸收空泡水洞水动力噪声、流固耦合振动噪声和机械振动噪声。

6、作为本发明的进一步改进，在500hz~20khz范围下，所述泡水洞拐角段吸声降噪结构的整体降噪量大于3db。

7、作为本发明的进一步改进，所述拐角段导流片吸声结构为与所述导流片形状相同设置并且固定连接于所述导流片外表面的第一导流吸声结构。

8、作为本发明的进一步改进，所述第一导流吸声结构与所述导流片一体成形设置。

9、作为本发明的进一步改进，所述拐角段导流片吸声结构为整体或者局部（部分）包覆于所述导流片外表面的第二导流吸声结构。

10、作为本发明的进一步改进，所述导流片表面设置有凹槽；所述拐角段导流片吸声结构为铺设于所述导流片表面的凹槽内且相互嵌合连接的第三导流吸声结构。

11、作为本发明的进一步改进，所述拐角段内壁面吸声结构的过流表面与相邻部段的过流表面光顺过渡；所述拐角段内壁面吸声结构的面积超过壳体内表面积的50%。

12、作为本发明的进一步改进，所述拐角段外壁面吸声结构贴敷在壳体、环筋、纵筋（加强筋）的外壁面上；所述拐角段外壁面吸声结构的面积超过壳体外表面积的50%。

13、作为本发明的进一步改进，所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构采用吸声材料；所述吸声材料采用共振吸声结构或渐变过渡层结构。

14、作为本发明的进一步改进，所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构采用橡胶材料或复合材料；所述橡胶材料或复合材料内部设置有预定孔径的空腔。

15、作为本发明的进一步改进，所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构适用于循环水槽、风洞、带弯头管路设备。

16、本发明的有益效果是：

17、1、本发明提供的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，具有吸收空泡水洞水动力噪声、流固耦合振动噪声和机械振动噪声的功能，能够显著有效地降低空泡水洞整体噪声，总体降噪量达到3db以上（500hz~20khz），是空泡水洞低噪声设计的重要组成部分。

18、2、本发明提供的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，基于空泡水洞拐角段中壳体的内壁面、壳体的外壁面和导流片三个不同位置对声反射和吸声量各有差异的特性，在拐角段不同的结构位置上分别进行完全不同吸声降噪结构的设计，以此来实现空泡水洞的降噪要求。三者可以分别单独使用，也可以相互联合综合使用，由此来有效降低空泡水洞整体噪声。

19、3、本发明提供的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，能够根据吸声频段、吸声量等要求，通过吸声结构的面积和厚度设计、吸声材料自身的吸声性能等参数来综合调控三个完全不同的吸声结构的吸声降噪性能，对实际应用场景的适应性强且实际适用范围广。

技术特征：

1.一种空泡水洞拐角段吸声降噪结构，空泡水洞回路（100）包括收缩段、试验段、扩散段和拐角段，其特征在于：所述拐角段包括壳体（61）、设置于壳体（61）内部的导流片（64）以及设置于壳体（61）外壁上的加强筋；

2.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：在500hz~20khz范围下，所述泡水洞拐角段吸声降噪结构的整体降噪量大于3db。

3.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构包括设置于所述导流片（64）上的拐角段导流片吸声结构（50）；所述拐角段导流片吸声结构（50）为与所述导流片（64）形状相同设置并且固定连接于所述导流片（64）外表面的第一导流吸声结构（51）。

4.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构包括设置于所述导流片（64）上的拐角段导流片吸声结构（50）；所述拐角段导流片吸声结构（50）为整体或局部包覆于所述导流片（64）外表面的第二导流吸声结构（52）。

5.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构包括设置于所述导流片（64）上的拐角段导流片吸声结构（50）；所述导流片（64）表面设置有凹槽；所述拐角段导流片吸声结构（50）为铺设于所述导流片（64）表面的凹槽内且相互嵌合连接的第三导流吸声结构（53）。

6.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构包括设置于所述壳体（61）的内壁面的拐角段内壁面吸声结构（54）；所述拐角段内壁面吸声结构（54）的过流表面与相邻部段的过流表面光顺过渡；所述拐角段内壁面吸声结构（54）的面积超过壳体（61）内表面积的50%。

7.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构包括设置于所述壳体（61）的外壁面的拐角段外壁面吸声结构（55）；所述拐角段外壁面吸声结构（55）贴敷在壳体（61）、加强筋的外壁面上；所述拐角段外壁面吸声结构（55）的面积超过壳体（61）外表面积的50%。

8.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构采用吸声材料；所述吸声材料采用共振吸声结构或渐变过渡层结构。

9.根据权利要求8所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构采用橡胶材料或复合材料；所述橡胶材料或复合材料内部设置有预定孔径的空腔。

10.根据权利要求1所述的空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其特征在于：所述空泡水洞拐角段吸声降噪结构适用于循环水槽、风洞、带弯头管路设备。

技术总结
本发明提供了一种空泡水洞拐角段吸声降噪结构，其包括拐角段导流片吸声结构、拐角段内壁面吸声结构和拐角段外壁面吸声结构，上述吸声结构可以单独使用，也可以综合使用，具体使用方案根据空泡水洞总体降噪要求和拐角段实际结构进行设计。所述拐角段吸声降噪结构不仅可以用于空泡水洞降噪，还能够用于结构类似的循环水槽、风洞以及带弯头管路等设备的吸声降噪，具有广泛的应用价值和效果。

技术研发人员：刘承江,祝昊,王东,魏应三,阳习党,宋希亮,刘晓威,吴佳思,熊又星
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22