CN110319998A - 一种可作为独立消声室使用的声学风洞 - Google Patents
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Abstract
一种可作为独立消声室使用的声学风洞，是将声学风洞消声室内的喷口和收集口设计成可拆卸式的结构，另外在可拆卸式喷口和收集口接口部位安装移动式隔声和吸声结构，就能实现声学风洞和独立消声室之间的转换。具体包括：固定式收缩段和可拆卸式喷口、固定式扩散段和可拆卸式收集口、喷口填补用移动式隔声和吸声结构、收集口填补用移动式隔声和吸声结构、可拆卸式支架、螺栓等安装紧固件。作为声学风洞使用时，安装喷口、收集口及其支架，就可以实现声学风洞的功能；作为独立消声室使用时，拆除喷口、收集口及其支架，安装喷口、收集口填补用移动式隔声和吸声结构，就可以实现独立消声室的功能。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种风洞的设计，具体涉及一种声学风洞的设计。
二、背景技术
风洞(wind tunnel)是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在航海、交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。声学风洞(亦称为消声风洞)是用于气动-声学试验的特殊风洞设施，通过降低风洞试验段的背景噪声，用于气动环境条件下开展声学试验，可同时测量空气动力学参数和声学参数。声学风洞的基本型式分为回流式(闭口式)和直流式(开口式)两种。风洞声学试验是开展气动噪声产生机理研究的重要手段，也是验证气动降噪优化设计最直接、有效的方法。气动声学试验最主要的目的是精确地测定出气动噪声源产生的区域，并测得声音的频谱和声音的强度(如声压级)的空间分布，为噪声控制和降噪处理提供技术支持。
声学风洞从结构形式上看是气动风洞与消声室的结合，以气动风洞为主体。声学风洞具有设计难度大、建设成本高的特点，而且功能相对单一，主要是用于气动声学的试验，也可以开展部分空气动力学的试验研究，但不能作为单独的消声室使用，不能进行设备振动噪声、声学元器件等只能在消声室中开展的试验。虽然声学风洞的声学测试段从形式来看与消声室相差不大，四周墙面上都有吸声材料，吸声方面的指标要求与消声室无异，但是由于具有风洞的进口段、扩散段，而这两部分的存在破坏了其声学测试段的封闭性，造成其与消声室的不同，限制了声学风洞功能的拓展。本发明针对这一情况，设计了一种可作为独立消声室使用的声学风洞，在保持声学风洞各项指标要求，实现声学风洞各项功能的基础上，只需要改变风洞进口段和扩散段，增加必要的填补用吸声结构，就能将声学风洞转变成独立的消声室，实现消声室的各项功能，拓展了声学风洞的功用，实现了更高的投入产出比。特别是对于舰船声隐身技术领域，这种形式的声学风洞能够涵盖该研究领域内，包括：机械设备振动噪声、流噪声、螺旋桨噪声三大噪声源方面的试验测试，节省了独立消声室的建设成本，能够以较小的投入完全满足舰船声隐身技术领域的试验研究需要。
三、发明内容
为拓展声学风洞的功能，本发明设计了一种可作为独立消声室使用的声学风洞，主要用于实现声学风洞和消声室的两种功能，如图1所示。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：将声学风洞消声室内的喷口和收集口设计成可拆卸式的结构，另外在可拆卸式喷口和收集口接口部位安装移动式隔声和吸声结构，就能实现声学风洞和独立消声室之间的转换。具体包括：固定式收缩段和可拆卸式喷口、固定式扩散段和可拆卸式收集口、喷口填补用移动式隔声和吸声结构、收集口填补用移动式隔声和吸声结构、可拆卸式支架、螺栓等安装紧固件。作为声学风洞使用时，安装喷口、收集口及其支架，就可以实现声学风洞的功能；作为独立消声室使用时，拆除喷口、收集口及其支架，安装喷口、收集口填补用移动式隔声和吸声结构，就可以实现独立消声室的功能。
本发明的有益效果是：(1)功能性强，扩展了声学风洞的功能，使其可以作为独立的消声室使用；(2)使用简便，声学风洞和独立消声室之间的功能转换简单方便；(3)经济性好，只需要在声学风洞的基础上做简单的改进，就能实现独立消声室的功能，提高了声学风洞的效益；(4)改造方便，现有的声学风洞只需要对其消声室内的喷口和收集口进行改造，增加填补用移动式隔声和吸声结构就能完成独立消声室功能的扩展，改造成本低。
四、附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是可作为独立消声室使用的声学风洞示意图，图中所示为声学风洞的消声室部分，其它部分与其它声学风洞类似，可以完全按声学风洞的形式进行设计，不需要做特别的更改。本发明设计的声学风洞，可以作为声学风洞使用，实现声学风洞的所有功能。图中(1)固定式收缩段，(2)可拆卸式喷口，(3)固定式扩散段，(4)可拆卸式收集口，(5)墙体，(6)隔声和吸声材料，(7)地面，(8)被测试件。作为独立消声室使用时，拆除(3)固定式扩散段和(4)可拆卸式收集口，安装(9)喷口填补用移动式隔声和吸声结构和(10)收集口填补用移动式隔声和吸声结构，就能实现独立消声室的所有功能。
图2是作为声学风洞使用时声学风洞消声室部分的设计图。图中(1)隔声和吸声材料，(2)隔声和吸声板，(3)固定式收缩段，(4)可拆卸式喷口，(5)可拆卸式收集口，(6)固定式扩散段，(7)风洞扩散段与风洞其它部分连接面，(8)收缩段与喷口、扩散段与收集口连接螺栓，(9)填充的吸声材料，(10)风洞收缩段、扩散段与消声室连接时防止漏气的装置，(11)消声室墙体，(12)隔声和吸声门，(13)地面，(14)喷口支撑架，(15)收集口支撑架，(16)风洞洞体结构消声室外部支撑架，(17)空调风道，(18)起重行车，(19)吸声罩。
图3是作为独立消声室使用时原声学风洞消声室部分的设计图。图中(1)隔声和吸声材料，(2)隔声和吸声板，(3)固定式收缩段，(4)消声室(俯视)，(5)消声室(侧视)，(6)固定式扩散段，(7)风洞扩散段与风洞其它部分连接面，(9)填充的吸声材料，(10)风洞收缩段、扩散段与消声室连接时防止漏气的装置，(11)消声室墙体，(12)隔声和吸声门，(13)地面，(16)风洞洞体结构消声室外部支撑架，(17)空调风道，(18)起重行车，(19)吸声罩，(20)喷口填补用移动式隔声和吸声结构，(21)收集口填补用移动式隔声和吸声结构。
图4是风洞喷口填补用移动式隔声和吸声结构三视图。图中：(1)可移动隔声和吸声模块1，(2)可移动隔声和吸声模块2，(3)可移动隔声和吸声模块3，(4)可移动隔声和吸声模块4，(5)吊耳，(6)可移动隔声和吸声模块框架，(7)隔声和吸声材料，(8)固定框架用方钢支架，(9)连接方钢和框架用槽钢，(10)固定螺栓，(11)固定式收缩段，(12)消声室墙体，(13)地面，(14)模块框架连接件，(15)模块框架的小叶飞。
图5是风洞收集口填补用移动式隔声和吸声结构三视图。图中：(1)可移动隔声和吸声模块1，(2)可移动隔声和吸声模块2，(3)可移动隔声和吸声模块3，(4)可移动隔声和吸声模块4，(5)吊耳，(6)可移动隔声和吸声模块框架，(7)隔声和吸声材料，(8)固定框架用方钢支架，(9)连接方钢和框架用槽钢，(10)固定螺栓，(11)固定式扩散段，(12)消声室墙体，(13)地面，(14)模块框架连接件，(15)模块框架的小叶飞。
五、具体实施方式
实施例
在图2～图5所示的实施例是一种可作为独立消声室使用的声学风洞的具体实现形式。图2所示的声学风洞总体上按照常规声学风洞进行设计，只是在声学风洞喷口和收集口做了新的设计，设计成可拆卸结构，并与风洞的收缩段和扩散段分别进行拼装，其中风洞入口部分分为：固定式收缩段(3)和可拆卸式喷口(4)两部分的组合；风洞出口部分分成了：可拆卸式收集口(5)和固定式扩散段(6)两部分的组合。如果风洞还有其它扩散段，则不需要分解。虽然采用了固定段和可拆卸段两部分拼装的形式，但是并不影响声学风洞正常功能的发挥，依然可以开展气动声学、空气动力学等测试试验。风洞入口和出口部分的分解，都采用了连接比较牢固的螺栓(8)连接方式，而且可拆卸段都采用了支撑架(14)(15)进行支撑，能够使风洞入口和出口的气体流道连续和无畸变，从而保证了声学风洞能够提供高质量的流场。
图3所示的声学风洞是作为独立消声室使用的状态。将原有的喷口(4)和收集口(5)以及它们的支撑支架(14)(15)拆除后，去除了一般声学风洞不能转变为消声室的最大障碍，即消声室内喷口、收集口及其支架所引起的声反射和声传播阻碍，但是在风洞喷口和收集口仍留有缺口，还不能实现消声室的功能。需要安装图4和图5所示的喷口填补用移动式隔声和吸声结构(20)和收集口填补用移动式隔声和吸声结构(21)，使消声室所有的壁面上具备隔声和吸声的能力，这样才能实现独立消声室的功能。
图4和图5所示的风洞喷口填补用移动式隔声和吸声结构、收集口填补用移动式隔声和吸声结构，需要进行合适的设计，使其满足填补完全、不留缺口和安装拆除方面的要求，便于声学风洞和独立消声室之间进行功能转换。两个填补用移动式隔声和吸声结构采用了相同的形式，其中：1、由四个可移动隔声和吸声模块(1)～(4)组成，两种结构的模块大小不尽相同；2、模块两两水平组合，通过模块连接件(13)，由螺栓连接；3、安装时，先将模块分别运送至消声室内；4、将下层的两个模块(3)和(4)用螺栓连接固定；5、将已连接的两个子模块(3)和(4)用起重行车运至待装地点；6、将模块两边的小叶飞(15)，通过螺栓固定到两侧的槽钢(9)上；7、按照同样的方法，再依次安装上层的模块(1)和(2)；8、安装完毕后，应检查确保整体稳固后，即可实现独立消声室的功能。
总之，先按常规声学风洞进行设计，并将消声室内的喷口和收集口设计为可拆卸式结构。声学风洞转换成独立消声室时，先拆除风洞的喷口、收集口及其支架，再安装喷口和收集口填补用移动式隔声和吸声结构，检查确保整体稳固后，即可实现独立消声室的功能。独立消声室转换成声学风洞则按以上步骤相反进行。
Claims (3)
1.一种可作为独立消声室使用的声学风洞，是将声学风洞消声室内的喷口和收集口设计成可拆卸式的结构，另外在可拆卸式喷口和收集口接口部位安装移动式隔声和吸声结构，就能实现声学风洞和独立消声室之间的转换。
2.根据权利要求1所述的一种可作为独立消声室使用的声学风洞，其特征是：由固定式收缩段和可拆卸式喷口、固定式扩散段和可拆卸式收集口、喷口填补用移动式隔声和吸声结构、收集口填补用移动式隔声和吸声结构、可拆卸式支架、螺栓等安装紧固件组成，作为声学风洞使用时，安装喷口、收集口及其支架，就可以实现声学风洞的功能；作为独立消声室使用时，拆除喷口、收集口及其支架，安装喷口、收集口填补用移动式隔声和吸声结构，就可以实现独立消声室的功能。
3.根据权利要求1所述的一种可作为独立消声室使用的声学风洞，其特征是：风洞喷口和收集口填补用移动式隔声和吸声结构，由可移动隔声和吸声模块、吊耳、可移动隔声和吸声模块框架、隔声和吸声材料、固定框架用方钢支架、连接方钢和框架用槽钢、固定螺栓、模块框架连接件和模块框架的小叶飞等组成，将各隔声和吸声模块填补到风洞喷口和收集口后，即可实现独立消声室的功能。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111640412A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-08 | 扬州大学 | 一种吸气式直流低速风洞降噪处理方法 |
| CN112362287A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种螺旋桨气动噪声风洞试验方法 |
| CN113899521A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 | 一种大型声学风洞开度可调吸声收集器 |
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2018
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