消声结构及其工作方法与流程

本发明涉及消声，具体涉及一种消声结构及其工作方法。

背景技术：

1、目前，在发动机和燃气轮机等动力设备上采用最广泛的是基于共振吸声结构制造的蜂窝穿孔板共振消声结构。该结构由一定厚度的蜂窝芯材和上下两层面板组成，其中上面板为钻有一定数量、一定大小孔眼的穿孔板，下面板为用于安装蜂窝芯材的刚性背板。这种三明治夹层结构中，每个蜂窝孔格都可以看做是一个独立的赫姆霍兹共振腔，当声波进入蜂窝芯格后，孔内及腔内空气振动分别相当于“活塞”和“弹簧”，阻止体积、速度和声压变化从而起到吸声作用。

2、然而上述蜂窝穿孔板共振消声结构，因其利用亥姆霍兹共振腔原理，仅能够对与共振腔内的气体形成共振的噪声频率能量进行吸收耗散，其余频率的噪声并不能被很好的吸收，噪声吸收频带较窄，无法适应多频复杂噪声源。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种消声结构及其工作方法，以解决现有技术中现有的蜂窝穿孔板共振消声结构仅能够对与共振腔内的气体形成共振的噪声频率能量进行吸收耗散，其余频率的噪声并不能被很好的吸收，噪声吸收频带较窄的问题。本发明的消声丝通过在噪声的声压作用下振动变形，以将噪声能量转化成振动机械能，从而使得噪声得到大幅度衰减，具有噪声全频率范围内能量的吸收转换优势，能够适应多频复杂噪声源。

2、第一方面，本发明提供了一种消声结构，包括：

3、底板；

4、消声孔板，与底板沿第一方向间隔设置并形成夹层空间；

5、立柱，设置于消声孔板与底板之间，立柱沿第一方向的一端与底板相连接，另一端与消声孔板相连接；

6、消声丝，由弹性材质制成，消声丝的一端与立柱固定连接，另一端在夹层空间内悬空设置；若干消声丝周向设置于立柱的外侧周壁上，消声丝适于在噪声的声压作用下振动变形，以将噪声能量转化成振动机械能。

7、通过在立柱上设置消声丝，利用消声丝的机械振动变形，以将进入消声结构内部的噪声能量转化为机械能，与传统的蜂窝消声结构相比，具有噪声全频率范围内能量的吸收转换优势，能够适应多频复杂噪声源。

8、在一种可选的实施方式中，消声丝的直径为d，d满足0.5mm≤d≤1.0mm。

9、从而既能够保证消声丝吸收噪声能量的能力处于较强水平，又能够保持消声丝对相对微小噪声较高的敏感度，进而能够对噪声能量进行高效吸收。

10、在一种可选的实施方式中，消声孔板上沿第一方向开设有通孔；消声结构还包括消声筒体，消声筒体沿第一方向的一端与底板固定连接，另一端穿过通孔并延伸至消声孔板远离底板的一侧；消声筒体的内侧周壁适于围合形成第一消声孔。

11、消声筒体的内侧周壁围合形成第一消声孔，在消声结构工作过程中，第一消声孔适于将噪声导向消声结构内，使得噪声压缩消声结构内存在的空气，在消声结构内空气的黏性力作用下，使得噪声得以衰减。

12、消声孔板与底板之间同时通过消声筒体和立柱固定连接，从而加强消声孔板与底板之间的连接强度，使得消声结构同时具有消声和承力的双重作用，可以更好的用于承力部件处的消声应用场景。

13、在一种可选的实施方式中，第一消声孔的孔径为d1，d1满足10mm≤d1≤20mm。

14、一方面更利于噪声声压穿过第一消声孔进入消声结构内部，有助于提高消声效率，另一方面能够为消声丝留出足够的安装空间，保证消声丝充足的安装数量，从而提高噪声吸收效率。

15、在一种可选的实施方式中，消声筒体的外侧周壁上开设有若干第二消声孔，第二消声孔的一端与第一消声孔相连通，另一端与夹层空间相连通。

16、通过第二消声孔将第一消声孔与夹层空间相连通，从而将衰减后的噪声导入夹层空间内，以通过消声丝对衰减后的噪声进行再次衰减。

17、在一种可选的实施方式中，第二消声孔的孔径为d2，d2满足4mm≤d2≤8mm。

18、一方面更利于噪声声压穿过第二消声孔进入消声结构内部，有助于提高消声效率，另一方面能够避免噪声声压经由第二消声孔进入消声结构内部后再次从第二消声孔传出，使得噪声能够被消声结构内的消声丝充分吸收，保证噪声吸收效率。

19、在一种可选的实施方式中，任意相邻四个立柱之间均设置有消声筒体，任一消声筒体与其所相邻的四个立柱之间的距离相等。从而对经由该消声筒体进入夹层空间内的噪声进行充分吸收。

20、在一种可选的实施方式中，立柱在底板上沿第二方向和第三方向均匀间隔设置；沿第二方向或第三方向任意相邻两个立柱上的消声丝之间的距离为h，h满足0＜h＜d2。

21、一方面能够避免该相邻两个立柱上的消声丝之间发生干涉，保证消声丝的噪声吸收性能，另一方面能够使得噪声经由第二消声孔进入夹层空间内后能够及时被衰减，提高噪声吸收效率。

22、在一种可选的实施方式中，立柱为实心结构，从而增强立柱的承力性能。

23、第二方面，本发明还提供了一种如上述的消声结构的工作方法，包括：

24、通过第一消声孔将噪声引入消声结构内，使得噪声对消声结构内存在的空气进行压缩，以在消声结构内空气的黏性力作用下，对噪声进行初次衰减；

25、通过第二消声孔将衰减后的噪声引入消声孔板与底板之间的夹层空间，使得消声丝在噪声的声压作用下振动变形，将噪声能量转化成振动机械能，以使噪声得到大幅度衰减。

26、与传统的蜂窝消声结构的消声方式相比，具有噪声全频率范围内能量的吸收转换优势，能够适应多频复杂噪声源，与传统的微穿孔板消声结构的消声方式相比，不仅降低了加工难度和加工成本，而且更利于噪声声压进入消声结构内部，有助于提升噪声的消声效果，噪声吸收频率的范围更广。

技术特征：

1.一种消声结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的消声结构，其特征在于，所述消声丝(40)的直径为d，d满足0.5mm≤d≤1.0mm。

3.根据权利要求1所述的消声结构，其特征在于，所述消声孔板(20)上沿第一方向开设有通孔；

4.根据权利要求3所述的消声结构，其特征在于，所述第一消声孔(51)的孔径为d1，d1满足10mm≤d1≤20mm。

5.根据权利要求3所述的消声结构，其特征在于，所述消声筒体(50)的外侧周壁上开设有若干第二消声孔(52)，所述第二消声孔(52)的一端与所述第一消声孔(51)相连通，另一端与所述夹层空间相连通。

6.根据权利要求5所述的消声结构，其特征在于，所述第二消声孔(52)的孔径为d2，d2满足4mm≤d2≤8mm。

7.根据权利要求3所述的消声结构，其特征在于，任意相邻四个所述立柱(30)之间均设置有所述消声筒体(50)，任一所述消声筒体(50)与其所相邻的四个所述立柱(30)之间的距离相等。

8.根据权利要求6所述的消声结构，其特征在于，所述立柱(30)在所述底板(10)上沿第二方向和第三方向均匀间隔设置；沿第二方向或第三方向任意相邻两个所述立柱(30)上的消声丝(40)之间的距离为h，h满足0＜h＜d2。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的消声结构，其特征在于，所述立柱(30)为实心结构。

10.一种如上述权利要求1-9中任意一项所述的消声结构的工作方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及消声技术领域，公开了一种消声结构及其工作方法，消声结构包括：底板；消声孔板，与底板沿第一方向间隔设置并形成夹层空间；立柱，设置于消声孔板与底板之间，立柱沿第一方向的一端与底板相连接，另一端与消声孔板相连接；消声丝，由弹性材质制成，消声丝的一端与立柱固定连接，另一端在夹层空间内悬空设置；若干消声丝周向设置于立柱的外侧周壁上，消声丝适于在噪声的声压作用下振动变形，以将噪声能量转化成振动机械能。本发明通过在立柱上设置消声丝，利用消声丝的机械振动变形将进入消声结构内部的噪声能量转化为机械能，具有噪声全频率范围内能量的吸收转换优势，能够适应多频复杂噪声源。

技术研发人员：李晓丰,肖俊峰,高松,夏家兴,王玮,王峰,李乐,郭菡
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15