[发明专利]用于抗性消声器的脊状结构穿孔管消声单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗性消声器新型穿孔管消声单元结构，尤其是一种用于工程机械的抗性消声器穿孔管结构。

背景技术

抗性消声器是控制工程机械排气噪声的主要途径，而穿孔管是抗性消声器中不可或缺的消声单元之一，从实际测量的工程机械排气噪声1/3倍频程谱得知，对排气噪声贡献较大的频率段主要集中在低频段，因此低频噪声的控制是降低排气噪声的一个有效途径，由于穿孔管结构有其对应的共振频率，在共振频率附近可取的较为理想的消声效果，因此合理设计其共振频率，使其位于低频段附近可有效降低低频噪声，并且穿孔管的压力损失也较小，因此穿孔管结构在抗性消声器中得到广泛的应用。

从工程机械用抗性消声器生产厂家了解到，目前在本行业中穿孔管消声单元普遍采用均布式穿孔方法，本领域技术人员也普遍认同穿孔段均布于整个管段且穿孔尽可能多的方法，因为这样做可以发挥穿孔管低频消声性能和压力损失小等优点，但是这种方式会导致管段内部气流流过时杂乱无章，速度波动剧烈，导致较高的气流再生噪声，影响消声器的消声性能，另外，由于存在技术偏见，本领域技术人员很少会考虑穿孔的位置设置及消声器内壁的结构对消声效果的影响。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足和本领域的技术偏见，提供一种结构合理，声学性能好，气流再生噪声小，对发动机排气低、中频噪声的消声效果明显的用于工程机械抗性消声器的新型穿孔管消声单元。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

用于抗性消声器的脊状结构穿孔管消声单元，包括一个穿孔管，在所述的穿孔管内沿气流传输的方向上，位于气流出口方向的穿孔管段设有用于增加穿孔管的低频消声性能的穿孔，位于气流入口方向的穿孔管的内壁上还设有具有减阻特性的脊状结构；所述的气流流经穿孔管时先经过脊状结构的梳理再从穿孔段流出。利用脊状结构的减阻特性来梳理气流，提高其空气动力学性能。将普通穿孔管全段均布穿孔改为管段后部均布穿孔，增加穿孔管的低频消声性能。

所述的脊状结构为梯形脊状结构。

所述的梯形脊状结构是直接在穿孔管内壁上加工出来的，其凹陷于穿孔管内壁上；

所述的梯形脊状结构作为一个部件附加在穿孔管内壁上，其呈突起状。

所述的脊状结构在穿孔管的位置与穿孔的位置相错开；脊状结构位于穿孔管的前段内壁上。

所述的脊状结构为V型。

所述的V形脊状结构作为一个部件附加在穿孔管内壁上，呈突起状。

所述的V形脊状结构作为一个在穿孔管内壁上加工出来的结构，呈凹陷状。

所述的穿孔直径设为5mm。

本发明的工作原理如下：

本发明在不改变现有穿孔个数和穿孔直径的前提下，将穿孔均布的穿孔管段改为尾部穿孔的穿孔管，在穿孔管的前段内壁上加入脊状结构，保持管径不变。

引入脊状结构是利用脊状结构的减阻特性，当气流流经带有脊状结构的管段时，由于脊与脊的间隙中迎风面和背风面压力不一样产生压差，压差导致与来流方向相反的小涡产生，这些涡会产生涡垫作用和推力作用，经过这两个作用，脊状结构起到减阻的效果，该新型穿孔管消声单元正是利用脊状结构的减阻特性来梳理管中气流的流动，使之流动过程中层次分明，速度突变减小，湍动能降低，以达到降低气流再生噪声的目的。

将穿孔管段置于穿孔管的尾部有利于增加穿孔管段的低频消声性能，从声学仿真结果中就能看出，在保持其他部件不变的前提下，对复杂抗性消声器中的某一穿孔管做穿孔段移至尾部的处理，其传递损失曲线在低频段消声量得到明显的提升，而且低频的有效消声频段也得到扩大。

将脊状结构和管段尾部穿孔应用到新型穿孔管中，既能有较为理想的低频消声性能又能使得气流再生噪声降低，有利于消声器中高频的消声。

本发明的有益效果如下：

1.穿孔管采用脊状结构来梳理管中的空气流动，使得穿孔管具有较好的空气动力学性能，气流流动过程中层次分明，速度突变减小，湍动能降低，减小了穿孔管内壁的流阻，以达到降低气流再生噪声的目的；

2.穿孔管穿孔分布在管段尾部，相比于均布穿孔来说，其低频消声性能进一步提升，低频消声量数值明显增大，而且消声频段也明显扩大。尾部穿孔也使得每个穿孔利用率增加，同样流量的气流流经该穿孔段时更加顺畅；