无声污染水射流发生装置及水射流噪声性能研究实施方法与流程

本发明涉及一种无声污染水射流发生装置及水射流噪声性能研究实施方法，用于产生水射流，以研究水射流的噪声性能，属于流体机械领域。

背景技术：

1、水射流噪声性能在某些领域具有重要研究价值。当前，用于研究水射流噪声的水射流发生装置大多是通过机械式加压装置(空气压缩机、加压泵等)对水箱加压，然后通过管路产生某个喷射速度的水射流。通过上述方式产生水射流时，机械式加压装置本身产生的噪声往往会影响对水射流噪声性能的研究，尤其是在水射流速度较低的情况下，射流本身噪声较小，难以满足信噪比要求；其次，装置结构较为复杂、成本高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：在水射流速度较低的情况下，如何降低装置自身噪声对水射流噪声的影响，并简化结构、降低成本。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种无声污染水射流发生装置，其特征在于，包括依次密封连接的弯头一、过渡管一、电磁阀\流量计组件、过渡管二、弯头二、喷口段，弯头一一端与箱体一侧开设的出水口密封连接。

3、优选地，所述的箱体的内侧侧壁上配有液位标尺，以箱体内底为0刻度位置。

4、优选地，所述的过渡管一、过渡管二均为竖直向下设置，喷口段为水平设置，箱体为水平设置；箱体内侧为顶部无盖的长方体腔体。

5、一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，使用如权利要求3所述的无声污染水射流发生装置，步骤如下：

6、步骤一：确定箱体底板外侧面与喷口段中心之间的垂直距离l；

7、步骤二：组装无声污染水射流发生装置，并将箱体吊装至水平台架上，并调节台架高度使其符合测试工况要求；

8、步骤三：向箱体内注水，使得箱体内液面的水位高度满足：达到测试水速时，确保管内流动稳定；

9、步骤四：观察电磁阀\流量计组件的流量计，根据流量守恒，换算得到水射流速度v，达到要求的水射流速度后开始测量噪声。

10、优选地，所述的步骤一中，确定箱体底板外侧面与喷口段中心之间的垂直距离l前，先要计算得到喷口段处产生的水射流速度v：

11、根据伯努利方程，喷口段处产生的水射流速度v可由下式计算：

12、

13、上式中，g为当地重力加速度；hi为理想状态下，喷速达到v时所需的水头高度。

14、优选地，所述的考虑到由所述管路引起的水头损失△h，△h根据下式近似估算：

15、△h＝(0.01×hi/d+0.06)×v2/2/g          (2)

16、上式中，d为喷口段(7)的喷口内直径。

17、优选地，所述的步骤三中箱体内注水的水位需要超过既定水位h。

18、优选地，所需要的实际所述水头高度hr＝hi+△h，

19、根据喷口段的喷口中心线在自由液面以上或以下，分为水上或水下喷射两种情况，hr满足下面关系：

20、hr＝h+t+l 水上喷射，hw≥0

21、hr＝h+t+l+hw水下喷射，hw<0           (3)

22、上式中，l为喷口段的喷口中心至箱体底板外侧面垂向距离；h为箱体内液面n的高度，满足h<d；t为箱体底板厚度；hw为喷口段中心至外部自由液面的竖直距离，以喷口段中心线在自由液面以上为正，反之为负，自由液面与喷口中心重合时，即hw＝0；根据(1)至(3)式可初步计算出，在某个喷射高度hw下，达到喷射速度v，所需要的管路长度，即箱体底板外侧面与喷口段中心之间的垂直距离l，l的长度可用过渡管二的长度l1调节。

23、优选地，所述的箱体内侧为一个长、宽均为x，深度为d的长方体形状；箱体内水位最大不可超过d；更换喷口段可研究喷口形状或喷射流量q对水射流的影响，其中流量q可通过电磁阀\流量计组件直接得到。

24、优选地，所述的水射流速度会随着箱体内液位降低而减小，水射流速度在单位时间内的相对减小量的百分比通过下式估算：

25、

26、上式中，△v为单位时间内水射流速度的减小量；

27、根据(4)式计算，使得单位时间内水射流速度相对变化在0.1％以内，以满足测试要求。

28、本发明基于水重力产生水射流，无需借助机械式加压装置，以研究水射流的噪声性能，借助本装置可大大降低由装置自身噪声引起的干扰，尤其是对于低速水射流，可大大降低装置自身噪声对水射流噪声的影响。本发明具有本身噪声小、结构简单、成本低的优点。

技术特征：

1.一种无声污染水射流发生装置，其特征在于，包括依次密封连接的弯头一(1)、过渡管一(3)、电磁阀\流量计组件(4)、过渡管二(5)、弯头二(6)、喷口段(7)，弯头一(1)一端与箱体(2)一侧开设的出水口密封连接。

2.如权利要求1所述的一种无声污染水射流发生装置，其特征在于，所述的箱体(2)的内侧侧壁上配有液位标尺(8)，以箱体(2)内底为0刻度位置。

3.如权利要求1所述的一种无声污染水射流发生装置，其特征在于，所述的过渡管一(3)、过渡管二(5)均为竖直向下设置，喷口段(7)为水平设置，箱体(2)为水平设置；箱体(2)内侧为顶部无盖的长方体腔体。

4.一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，使用如权利要求3所述的无声污染水射流发生装置，步骤如下：

5.如权利要求4所述的一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，所述的步骤一中，确定箱体(2)底板外侧面与喷口段(7)中心之间的垂直距离l前，先要计算得到喷口段(7)处产生的水射流速度v：

6.如权利要求5所述的一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，所述的考虑到由所述管路引起的水头损失△h，△h根据下式近似估算：

7.如权利要求6所述的一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，所述的步骤三中箱体(2)内注水的水位需要超过既定水位h。

8.如权利要求7所述的一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，所需要的实际所述水头高度hr＝hi+△h，

9.如权利要求8所述的一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，所述的箱体(2)内侧为一个长、宽均为x，深度为d的长方体形状；箱体(2)内水位最大不可超过d；更换喷口段(7)可研究喷口形状或喷射流量q对水射流的影响，其中流量q可通过电磁阀\流量计组件(4)直接得到。

10.如权利要求9所述的一种水射流噪声性能研究实施方法，其特征在于，所述的水射流速度会随着箱体(2)内液位降低而减小，水射流速度在单位时间内的相对减小量的百分比通过下式估算：

技术总结
本发明公开了一种无声污染水射流发生装置及水射流噪声性能研究实施方法，无声污染水射流发生装置包括依次密封连接的弯头一、过渡管一、电磁阀\流量计组件、过渡管二、弯头二、喷口段，弯头一一端与箱体一侧开设的出水口密封连接。一种水射流噪声性能研究实施方法，步骤如下：步骤一：确定箱体内底面与喷口段中心之间的垂直距离；步骤二：组装无声污染水射流发生装置，并将箱体吊装至水平台架上，并调节台架高度使其符合测试工况要求；步骤三：向箱体内注水；步骤四：得到水射流速度，达到要求的水射流速度后开始测量噪声。本发明基于水重力产生水射流，以研究水射流的噪声性能，可大大降低由装置自身噪声引起的干扰。

技术研发人员：邱继涛,汲国瑞,蔡佑林,刘霞勇,张恒,王宗龙
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七○八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12