CN108482641A - 一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，包括阻尼层和后壁泄压管，所述阻尼层为孔类、槽类或孔槽组合类的平板结构，所述泄压管为孔类、槽类或孔槽组合类；采用本方案的组合式结构，对舱内高强度噪声的抑制效果显著；结构简单且位于内埋舱内，对飞行器的气动布局、结构形式和飞行性能影响较小，具有较高的可实现性和可操作性。

Description

一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构

技术领域

本发明专利涉及航空航天与交通运输交叉领域，具体是指一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构。

背景技术

随着现代工业的高速发展，飞行器和磁悬浮高铁等高速交通工具成为国防建设、民航运输以及陆路交通中的重点研究项目。外露的舱体、腔体等结构（如飞机起落架舱体结构等）是常见的内埋舱结构，高速气流作用于上述结构会产生很强烈的气动噪声。气动噪声不仅对结构造成破坏，而且对周围电子设备、人员产生极大的负面影响。因此，如何控制内埋舱的气动噪声显得尤为重要。

目前内埋舱气动噪声常用的控制方法有被动控制和主动控制。其中，被动控制方法包括后壁倒角或倒圆弧，前缘立齿，前后缘平齿，前缘剪切层内悬挂细圆杆和底面泄压管等；主动控制方法包括低频活塞式和高频声激励式零质量射流等。这些控制方法具有一定的内埋舱降噪效果，不过也存在问题，其中被动控制方法的缺点在于：被动控制装置通常破坏了飞行器外形，增加了飞行阻力，并且其适用范围较小，在超声速飞行条件下，装置的降噪能力显著下降甚至失效；主动控制方法的缺点在于：射流需要额外高压气源供气，高压气源不仅不便于携带，而且射流出口流量受到气源影响，导致降噪装置的使用时间受到限制，降噪力度并不够，并且目前这些控制方法在工程上不易实施。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺点，提供一种可以明显降低气动噪声并且实施起来相对较为简单的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，该结构主要是通过减弱剪切层碰撞后壁面的能量及反馈声波的强度，改变内埋舱内部的流动结构，最终达到降低噪声的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，包括设置在内埋舱内的阻尼层和设置在内埋舱壁面上的泄压管。

在上述技术方案中，所述阻尼层为单层阻尼结构，其阻尼层为孔类、槽类或孔槽组合类的平板结构。

在上述技术方案中，所述孔类的孔型为方孔、圆孔、蜂窝孔的一种或者几种任意组合，所述槽类为直线槽或曲线槽的一种或者其组合。

在上述技术方案中，孔类阻尼层、槽类阻尼层、孔槽组合类阻尼层的开度为20%到80%，所述开度是指孔类或槽类的总面积与平板总面积的比值。

在上述技术方案中，所述泄压管为孔类、槽类或孔槽组合类，所述孔类的孔型为方孔、圆孔、蜂窝孔的一种或者几种任意组合，所述槽类为直线槽或曲线槽的一种或者其组合。

在上述技术方案中，所述孔类型的泄压管的排布方式为叉排，或者为顺排。

在上述技术方案中，所述孔类泄压管、槽类泄压管、孔槽组合类泄压管的开度为30%到70%，所述开度是指孔类或槽类的泄压管总面积与壁面总面积的比值。

在上述技术方案中，所述阻尼层位于内埋舱内后壁面的前方，所述泄压管位于内埋舱的后壁面上。

在上述技术方案中，所述阻尼层和泄压管的位置可以调节。

本发明的工作原理为：在高速来流条件下，外部气流经过内埋舱开口部分并且撞击到内埋舱固壁时，由于高速气流与内埋舱固壁的相互作用，舱内会形成较强气动噪声。本发明所述内埋舱后壁附近的阻尼层能够对外部气流形成阻碍作用，降低了外部气流的速度，同时减弱了气流与内埋舱固壁的相互作用。与此同时，当气流通过阻尼层以后，本发明所述泄压管能够将高压的气流从内埋舱内部导出到内埋舱外部，进一步减弱了气流与内埋舱固壁的相互作用，从而降低内埋舱气动噪声。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

采用本方案的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，对舱内高强度噪声的抑制效果显著；且该控制装置结构形式简单、易加工制作，安装位置基本都在内埋舱内四周壁面，不存在外在结构形式和突出装置结构，故其对飞行器的气动布局、结构形式和飞行性能影响较小，具有较高的可实现性和可操作性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1 内埋舱内阻尼层和泄压管示意图；

图2 阻尼层平板开孔示意图；

图3a、图3b、图3c 是后壁泄压管分布示意图；

图4是实施本方案的流程示意图；

1是气流方向，2是阻尼层，3是泄压管，2-1是方向孔，2-2是圆形孔，2-3是蜂窝孔。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本发明包括括阻尼层和泄压管两部分，其中如图2所示阻尼层为单层阻尼层平板状结构，阻尼层平板结构具体可以为孔类、槽类或孔槽组合类的平板结构；其孔类平板结构可分为方孔、圆孔、蜂窝孔或者其组合方式；其槽类平板结构可分为直线槽、曲线槽或其组合方式；其孔槽组合类平板结构为上述两种平板结构的组合结构。阻尼层孔类、槽类或孔槽类组合类平板状结构的开度范围均应为20%到80%，其中平板结构的开度是指平板结构上孔类或槽类结构的面积与平板结构总面积的比值。泄压管为一排可弯曲的金属管组成，泄压管的类型可为孔类、槽类或孔槽组合类，如图3a、图3b、图3c所示，其中，孔类泄压管分为方孔、圆孔、蜂窝孔或其组合方式；槽类泄压管可为直线槽、曲线槽或其组合方式；孔槽组合类泄压管为上述两种结构的组合结构。内埋舱后壁上的孔类、槽类或孔槽类泄压管的开度范围均应为30%到70%。内埋舱后壁上孔类泄压管的排布方式为叉排和顺排。

如图1所示，根据流体动力学知识，阻尼层的一种优选的安装位置为内埋舱后壁面的前方，其具体安装位置可以根据具体应用的实验或数值计算结果进行进一步优化；泄压管的一种优选的安装位置在内埋舱的后壁面上，其具体安装位置可以根据具体应用的实验或数值计算结果进行进一步优化。

如图4所示是本发明的具体实施过程，包括如下：

步骤1，根据某交通工具内埋舱结构参数绘制原始内埋舱模型；

步骤2，在步骤1的基础上，构建用于三维数值计算的计算模型；

步骤3，在步骤2的基础上，对计算模型进行三维CFD数值计算并对结果加以分析，得到未经本发明专利处理的基态内埋舱底部某些典型位置点的噪声数据；

步骤4，针对步骤3计算得到的内埋舱内部流场结构，运用本发明专利对内埋舱后壁前布置阻尼层与后壁泄压管组合式结构，同步骤1的方法，得到优化后的内埋舱结构，如图1所示；

步骤5，同步骤2的方法，得到用于三维数值计算的计算模型；

步骤6，同步骤3的方法，得到经过本发明专利处理的内埋舱底部典型位置点的噪声数据；

步骤7，综合对比步骤3和步骤6的计算结果，验证经本发明专利处理的内埋舱噪声明显低于未经本发明专利处理的基态内埋舱噪声。反之，若未能低于上述基态内埋舱噪声，则继续步骤4-步骤6，优化后再进行步骤7。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于包括设置在内埋舱内的阻尼层和设置在内埋舱壁面上的泄压管。

2.根据权利要求1所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述阻尼层为单层阻尼结构，其阻尼层为孔类、槽类或孔槽组合类的平板结构。

3.根据权利要求2所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述孔类的孔型为方孔、圆孔、蜂窝孔的一种或者几种任意组合，所述槽类为直线槽或曲线槽的一种或者其组合。

4.根据权利要求3所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于孔类阻尼层、槽类阻尼层、孔槽组合类阻尼层的开度为20%到80%，所述开度是指孔类或槽类的总面积与平板总面积的比值。

5.根据权利要求1所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述泄压管为孔类、槽类或孔槽组合类，所述孔类的孔型为方孔、圆孔、蜂窝孔的一种或者几种任意组合，所述槽类为直线槽或曲线槽的一种或者其组合。

6.根据权利要求5所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述孔类型的泄压管的排布方式为叉排，或者为顺排。

7.根据权利要求5所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述孔类泄压管、槽类泄压管、孔槽组合类泄压管的开度为30%到70%，所述开度是指孔类或槽类的泄压管总面积与壁面总面积的比值。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述阻尼层位于内埋舱内后壁面的前方，所述泄压管位于内埋舱的后壁面上。

9.根据权利要求8所述的一种降低内埋舱气动噪声的阻尼层与后壁泄压管组合式结构，其特征在于所述阻尼层和泄压管的位置可以调节。