一種z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，與測(cè)試段相連的擴(kuò)散段與風(fēng)扇段之間形成有Z形結(jié)構(gòu)段。所述Z形結(jié)構(gòu)段包括第一彎頭、中間直線段以及第二彎頭，所述中間直線段與擴(kuò)散段之間連接有第一彎頭及第一過(guò)渡段，所述中間直線段與風(fēng)扇段之間連接有第二彎頭及第二過(guò)渡段。所述第一彎頭的第一轉(zhuǎn)角的角度和所述第二彎頭的第二轉(zhuǎn)角的角度均為90°～150°。所述第一彎頭和/或第二彎頭的內(nèi)壁面均設(shè)置有吸聲板。所述中間直線段中還容設(shè)有消聲葉片組。本實(shí)用新型提供的聲學(xué)風(fēng)洞流道，可以起到降低背景噪聲的效果，同時(shí)，還能夠簡(jiǎn)化消聲和隔聲措施，降低整體造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。
【專利說(shuō)明】—種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種聲學(xué)風(fēng)洞流道，具體涉及一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞(wind tunnel)，是能人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動(dòng)，并可量度氣流對(duì)物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它是進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)最常用、最有效的工具。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是飛行器研制工作中的一個(gè)不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，在航海、交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用等領(lǐng)域更是不可或缺的。
[0003]傳統(tǒng)的聲學(xué)風(fēng)洞是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞改進(jìn)而得來(lái)的，用于氣動(dòng)-聲學(xué)試驗(yàn)的特殊風(fēng)洞設(shè)施，其關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是如何降低風(fēng)洞試驗(yàn)段的背景噪聲。聲學(xué)風(fēng)洞的基本型式分為回流式和直流式，直流式的主要優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，其通過(guò)將擴(kuò)散段與風(fēng)扇段之間的風(fēng)扇前過(guò)渡段的直徑擴(kuò)大，進(jìn)而容設(shè)消聲葉片。直流式聲學(xué)風(fēng)洞流道目前世界上普遍的布置方式為直線布置、L形布置或U形布置,對(duì)風(fēng)扇噪聲的動(dòng)態(tài)降噪量約為30dBA-45dBA,可以滿足航空領(lǐng)域?qū)β晫W(xué)風(fēng)洞背景噪聲的要求。然而隨著技術(shù)進(jìn)步，其他領(lǐng)域要求聲學(xué)風(fēng)洞的背景噪聲更低，對(duì)風(fēng)扇噪聲的動(dòng)態(tài)降噪量要求大于50dB，特別是在10Hz以下的低頻。由于受到消聲單元最大動(dòng)態(tài)插入損失、氣動(dòng)設(shè)計(jì)與整體設(shè)計(jì)的合理性等諸多因素的限制，現(xiàn)有風(fēng)洞流道布置形式或是無(wú)法滿足對(duì)風(fēng)扇低頻噪聲的動(dòng)態(tài)降噪量大于50dB的要求，或是造價(jià)和運(yùn)行成本高，喪失了直流式風(fēng)洞的意義，無(wú)法滿足現(xiàn)在低噪聲聲學(xué)風(fēng)洞的需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，可以很好的降低風(fēng)洞風(fēng)扇的噪聲，在達(dá)到降噪的需求的同時(shí)，還可以很好的節(jié)約聲學(xué)風(fēng)洞的建造和運(yùn)行成本。
[0005]本實(shí)用新型提供一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，與測(cè)試段相連的擴(kuò)散段與風(fēng)扇段之間形成有Z形結(jié)構(gòu)段。
[0006]所述Z形結(jié)構(gòu)段包括第一彎頭、中間直線段以及第二彎頭，所述中間直線段與擴(kuò)散段之間連接有第一彎頭，所述中間直線段與風(fēng)扇段之間連接有第二彎頭，所述第一彎頭與第二彎頭之間連接有中間直線段。
[0007]所述第一彎頭與所述擴(kuò)散段之間還連接有用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散段的圓管形狀向第一彎頭的方管形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變的第一過(guò)渡段。
[0008]所述第二彎頭與所述風(fēng)扇段之間還連接有用于實(shí)現(xiàn)第二彎頭的方管形狀向風(fēng)扇段的圓管形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變的第二過(guò)渡段。
[0009]所述第一彎頭的第一轉(zhuǎn)角的角度和所述第二彎頭的第二轉(zhuǎn)角的角度均為90°?150。。
[0010]所述第一彎頭或第二彎頭的內(nèi)壁面設(shè)置有吸聲板。
[0011]所述第一彎頭和第二彎頭的內(nèi)壁面均設(shè)置有吸聲板。
[0012]所述中間直線段中還容設(shè)有消聲葉片組。
[0013]所述第一彎頭的轉(zhuǎn)角徑向截面位置和第二彎頭的轉(zhuǎn)角徑向截面位置設(shè)置有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流片組。
[0014]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn):
[0015]本實(shí)用新型提供一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，由于Z形結(jié)構(gòu)布置而設(shè)計(jì)有兩個(gè)消聲彎頭，進(jìn)而通過(guò)形成彎道的方式使噪聲衰減，達(dá)到降低噪聲的目的。同時(shí)，Z形結(jié)構(gòu)布置可以使風(fēng)洞流道的出口遠(yuǎn)離進(jìn)口，可以通過(guò)距離產(chǎn)生衰減，同時(shí)起到降低噪聲的作用。另夕卜，本實(shí)用新型還由于Z形結(jié)構(gòu)布置，能夠簡(jiǎn)化聲學(xué)風(fēng)洞消聲和隔聲措施，在達(dá)到降噪的需求的同時(shí)，還可以降低整體建造和運(yùn)行成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型提供的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0018]本實(shí)用新型提供一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，如圖1所示，其與現(xiàn)有的聲學(xué)風(fēng)洞流道的最大區(qū)別點(diǎn)就在于，在與測(cè)試段連接的擴(kuò)散段2與風(fēng)扇段3之間形成有Z形結(jié)構(gòu)段1，通過(guò)該Z形結(jié)構(gòu)布置的Z形結(jié)構(gòu)段I取代傳統(tǒng)直線布置聲學(xué)風(fēng)洞流道的風(fēng)扇前過(guò)渡段，達(dá)到很好的降噪的目的。
[0019]所述Z形結(jié)構(gòu)段I包括順次連接的三個(gè)部分，即第一彎頭101、中間直線段102以及第二彎頭103。如圖1所示，所述第一彎頭101和第二彎頭103之間連接有中間直線段102。所述中間直線段102與擴(kuò)散段2之間連接有第一彎頭101，所述第一彎頭101具有第一轉(zhuǎn)角，進(jìn)而作為風(fēng)洞流道的第一轉(zhuǎn)角。所述中間直線段102與風(fēng)扇段3之間連接有第二彎頭103，所述第二彎頭103具有第二轉(zhuǎn)角，進(jìn)而作為風(fēng)洞流道的第二轉(zhuǎn)角。通過(guò)第一彎頭101、第二彎頭103的第一轉(zhuǎn)角、第二轉(zhuǎn)角來(lái)改變聲學(xué)風(fēng)洞流道的整體風(fēng)流動(dòng)方向，進(jìn)而使噪聲產(chǎn)生衰減。
[0020]所述第一彎頭101和第二彎頭103均形成為消聲彎頭，即在第一彎頭101和第二彎頭103的內(nèi)壁面上均設(shè)置有吸聲板，以吸收聲學(xué)風(fēng)洞流道內(nèi)的噪聲。且沿著第一彎頭101和第二彎頭103的轉(zhuǎn)角徑向截面位置可設(shè)置有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流片組105，所述轉(zhuǎn)角導(dǎo)流片組105由多個(gè)沿著徑向方向相互疊置的轉(zhuǎn)角導(dǎo)流片構(gòu)成。
[0021]所述中間直線段102的內(nèi)壁面也可安裝有吸聲板，用于吸收聲學(xué)風(fēng)洞流道內(nèi)的噪聲。所述中間直線段102中還容設(shè)有消聲葉片組104，以降低風(fēng)扇噪聲。每組消聲葉片組104均是由多個(gè)沿著中間直線段102的徑向方向相互疊置的消聲葉片構(gòu)成，當(dāng)容設(shè)有一組消聲葉片組104時(shí)，可以直接將該一組消聲葉片組104設(shè)置于中間直線段102的中部位置。當(dāng)然，也可以沿著所述中間直線段102的軸向方向上下設(shè)置有兩組以上的消聲葉片組104，當(dāng)設(shè)置兩組消聲葉片組104時(shí)，可以分別靠近第一彎頭101和第二彎頭103的位置設(shè)置。
[0022]為了便于實(shí)現(xiàn)Z形結(jié)構(gòu)段I對(duì)聲學(xué)風(fēng)洞流道的流道截面積的改變，所述中間直線段102以及所述第一彎頭101、第二彎頭103 —般均采用方管，而風(fēng)扇段3常規(guī)為容設(shè)風(fēng)機(jī)采用圓管，而所述與測(cè)試段連接的擴(kuò)散段3—般采用圓管，但也存在采用方管的設(shè)計(jì)。因此，需要過(guò)渡段實(shí)現(xiàn)所述第一彎頭101與所述擴(kuò)散段2之間的連接、以及所述第二彎頭103與所述風(fēng)扇段3之間的連接。因此，所述第一彎頭101與所述擴(kuò)散段2之間還連接有用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散段2的圓管形狀向第一彎頭101的方管形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變的第一過(guò)渡段4。所述第二彎頭103與所述風(fēng)扇段3之間還連接有用于實(shí)現(xiàn)第二彎頭103的方管形狀向風(fēng)扇段3的圓管形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變的第二過(guò)渡段5。這樣，通過(guò)第一過(guò)渡段4和第二過(guò)渡段5實(shí)現(xiàn)了圓方管之間的轉(zhuǎn)變，最終使本實(shí)用新型可以通過(guò)第一彎頭101、第二彎頭103以及中間直線段102，實(shí)現(xiàn)使聲學(xué)風(fēng)洞流道的內(nèi)徑由小變大再變小，實(shí)現(xiàn)聲學(xué)風(fēng)洞流道的截面積的變化。
[0023]所述第一過(guò)渡段4和第二過(guò)渡段5在實(shí)現(xiàn)方管、圓管之間的轉(zhuǎn)變時(shí)，需要使最終圓管的截面圖形為最終方管截面圖形的內(nèi)接圓，即，方管的截面邊長(zhǎng)等于圓管的截面直徑，這樣滿足實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力學(xué)要求。另外，所述Z形結(jié)構(gòu)段I在實(shí)現(xiàn)風(fēng)洞流道面積變化時(shí)，要求中間直線段102的截面積為第一彎頭101和第二彎頭103的出口端截面積的1.5?2倍，所述出口端為對(duì)應(yīng)連接第一過(guò)渡段4、第二過(guò)渡段5的端口處。優(yōu)選地，中間直線段102的截面積等于第一彎頭101出口端截面積的1.8倍，中間直線段102的截面積等于第二彎頭103出口端截面積的1.5倍。
[0024]本實(shí)用新型中所述第一彎頭101、第二彎頭103的第一轉(zhuǎn)角、所述第二轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角尺寸優(yōu)選為90°?150°，即可以使中間直線段102與風(fēng)洞流道的軸線方向呈30°?90°，這樣可以很好的降低噪聲，同時(shí)，優(yōu)選地，第一彎頭101的第一轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角角度與第二彎頭103的第二轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角角度可以相等也可以不相等，具體根據(jù)實(shí)際聲學(xué)風(fēng)洞流道進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。
[0025]本實(shí)用新型提供的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道可以使風(fēng)扇噪聲無(wú)法直接地進(jìn)入試驗(yàn)段消聲室；且可以使風(fēng)扇段遠(yuǎn)離試驗(yàn)段消聲室，同時(shí)風(fēng)洞流道的的進(jìn)口遠(yuǎn)離風(fēng)洞的出口，從各個(gè)方向降低了噪聲
[0026]所述Z形結(jié)構(gòu)段I的結(jié)構(gòu)可以一體成型，且所述材質(zhì)與聲學(xué)風(fēng)洞流道的材質(zhì)相同，可以采用混凝土流道、鋼制流道、混凝土與鋼材混合流道或者木制流道。所述Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道可以根據(jù)使用的需要具體沿水平方向布置或者具體沿著豎直方向布置，或者其他方向角度布置均可。
[0027]本實(shí)用新型提供的一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]1、滿足了對(duì)風(fēng)扇低頻噪聲的動(dòng)態(tài)降噪量大于50dB的要求，同時(shí)造價(jià)和運(yùn)行成本低。
[0029]在有氣流的動(dòng)態(tài)下，消聲單元的降噪量會(huì)由于氣流通過(guò)消聲單元時(shí)產(chǎn)生的氣流再生噪聲而抵消，出現(xiàn)極限降噪量，即:繼續(xù)增加消聲單元的長(zhǎng)度，其動(dòng)態(tài)降噪量也不再增加。在消聲單元片(即消聲葉片)間風(fēng)速達(dá)到30m/s的情況下，其極限降噪量為22dB。所以無(wú)轉(zhuǎn)角和單一轉(zhuǎn)角的直線形流道布置和L形流道布置都不能達(dá)到動(dòng)態(tài)降噪量大于50dB的要求。雖然U形流道布置可以達(dá)到動(dòng)態(tài)降噪量大于50dB的要求，但由于風(fēng)扇和出風(fēng)口等主要噪聲源與測(cè)試段和進(jìn)風(fēng)口等噪聲敏感部位的位置接近，需要在出風(fēng)口增加消聲單元、同時(shí)需要提高整個(gè)系統(tǒng)的隔聲能力，從而增加了造價(jià)和運(yùn)行成本，與回流式風(fēng)洞的造價(jià)相當(dāng)，失去了直流式風(fēng)洞的優(yōu)點(diǎn)和存在的意義。而本實(shí)用新型可以在整體造價(jià)和運(yùn)行成本低廉的前提下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)降噪量大于50dB的要求。
[0030]2、本實(shí)用新型利用Z形布置的兩個(gè)彎頭形成兩個(gè)連續(xù)的消聲彎頭，使對(duì)風(fēng)扇低頻噪聲的動(dòng)態(tài)降噪量能夠大于50dB。
[0031]在Z形流道的兩個(gè)彎頭的內(nèi)表面安裝通帶吸聲板，形成兩個(gè)連續(xù)的消聲彎頭，增加了在10Hz以下低頻3-5dB的降噪量。使聲學(xué)風(fēng)洞流道整體對(duì)風(fēng)扇低頻噪聲的動(dòng)態(tài)降噪量大于50dB。
[0032]3、本實(shí)用新型利用Z形布置的第一彎頭降低消聲單元位置的流速，同時(shí)減少占地和造價(jià)。
[0033]聲學(xué)風(fēng)洞流道內(nèi)消聲單元的極限降噪量是隨消聲單元片(即消聲葉片)間風(fēng)速的降低而提高的，在片間風(fēng)速為零的靜態(tài)下，消聲單元的降噪量可以達(dá)到24dB。為提高消聲單元的極限降噪量，就要加大消聲單元所在位置的流道面積，以降低消聲單元的片間風(fēng)速。
[0034]一般增大流道面積是通過(guò)加過(guò)渡段(變徑管)的方式，而氣動(dòng)設(shè)計(jì)要求過(guò)渡段的擴(kuò)張角要小于3度，即:要增加流道截面積3倍，其過(guò)渡段的長(zhǎng)度為管徑的7倍。這就大大增加了風(fēng)洞的占地和造價(jià)。而本實(shí)用新型利用第一彎頭實(shí)現(xiàn)流道截面積變化，只需要中間直線段的截面積為第一彎頭出口端截面積的1.8倍，就可以增加流道截面積1.8倍，而且滿足氣動(dòng)設(shè)計(jì)要求，從而大大減少了風(fēng)洞的占地和造價(jià)。
[0035]4、本實(shí)用新型利用Z形布置的第二彎頭減小流道面積與風(fēng)扇尺寸相匹配，同時(shí)減少占地和造價(jià)。
[0036]風(fēng)扇段所需流道面積一般只有消聲單元所需流道面積的1/2。同樣地，一般減小流道面積也是通過(guò)加過(guò)渡段(變徑管)的方式，過(guò)渡段的收縮角也要小于3度，即:要減小流道截面積I倍，其過(guò)渡段的長(zhǎng)度為風(fēng)扇直徑的2.3倍；而利用本實(shí)用新型的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道的第二彎頭實(shí)現(xiàn)流道截面積減小，只需要中間直線段的截面積為第二彎頭出口端截面積的1.7倍，而且滿足氣動(dòng)設(shè)計(jì)要求，從而減少了風(fēng)洞的占地和造價(jià)。
[0037]5、本實(shí)用新型的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道使噪聲源遠(yuǎn)離測(cè)量段等噪聲敏感部位，使消聲和隔聲措施簡(jiǎn)化，降低造價(jià)和運(yùn)行成本。
[0038]風(fēng)扇和出風(fēng)口是直流聲學(xué)風(fēng)洞的主要噪聲源；而測(cè)試段和進(jìn)風(fēng)口是直流聲學(xué)風(fēng)洞對(duì)噪聲最為敏感的部位。本實(shí)用新型的Z形布置流道使噪聲源遠(yuǎn)離了噪聲敏感部位。由于噪聲的距離衰減，使得風(fēng)扇和出風(fēng)口在測(cè)試段和進(jìn)風(fēng)口處產(chǎn)生的噪聲大大降低。在進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口距離60m的情況下，出風(fēng)口的噪聲在進(jìn)風(fēng)口位置降低35dB。因此采用本實(shí)用新型可以取消出風(fēng)口消聲器，簡(jiǎn)化測(cè)試段及流道的隔聲措施，從而降低造價(jià)和運(yùn)行成本。
[0039]以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本實(shí)用新型而所舉的較佳的實(shí)施例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，與測(cè)試段相連的擴(kuò)散段與風(fēng)扇段之間形成有Z形結(jié)構(gòu)段； 所述Z形結(jié)構(gòu)段包括第一彎頭、中間直線段以及第二彎頭，所述中間直線段與所述擴(kuò)散段之間連接有第一彎頭，所述中間直線段與風(fēng)扇段之間連接有第二彎頭，所述第一彎頭與第二彎頭之間連接有中間直線段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述第一彎頭與所述擴(kuò)散段之間還連接有用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散段的圓管形狀向第一彎頭的方管形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變的第一過(guò)渡段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述第二彎頭與所述風(fēng)扇段之間還連接有用于實(shí)現(xiàn)第二彎頭的方管形狀向風(fēng)扇段的圓管形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變的第二過(guò)渡段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述第一彎頭的第一轉(zhuǎn)角的角度和所述第二彎頭的第二轉(zhuǎn)角的角度均為90°?150°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述第一彎頭或第二彎頭的內(nèi)壁面設(shè)置有吸聲板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述第一彎頭和第二彎頭的內(nèi)壁面均設(shè)置有吸聲板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述中間直線段中還容設(shè)有消聲葉片組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Z形布置的聲學(xué)風(fēng)洞流道，其特征在于，所述第一彎頭的轉(zhuǎn)角徑向截面位置和第二彎頭的轉(zhuǎn)角徑向截面位置設(shè)置有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流片組。
【文檔編號(hào)】G01M9/04GK203929353SQ201420242994
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】茹履京, 劉沛清 申請(qǐng)人:茹履京