[实用新型]一种水下多相射流消声降噪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水下多相射流消声降噪装置，用于水下航行器热动力系统废气排放降噪。

背景技术

水下航行器的热动力系统排放出的高压高温废气经过喷管排入水中，形成严重的射流噪声。由于声音的传播依赖于介质的压缩性，通常水中声速约为空气中声速的4.4倍，水下噪声的传播速度比水中航行体的航速大得多。当水下航行器的热动力装置工作产生的大量废气通过出口管高速排入水中时，形成复杂的气体流动、气液两相流场结构并伴有排气辐射噪声，其声压级高、频带较宽，不仅对水下环境造成噪声污染，同时也降低了自身的隐蔽性，又对本身所载的水声设备构成自噪声干扰，限制了水下航行器的整体性能。

水下排气过程涉及复杂的多相流动，伴有层流转捩、旋涡运动和流态变化等复杂现象，其噪声形成机理不同于空气排气噪声的产生机理。针对这类特殊的水中高速排气问题，常规的空气排气消声方法无法直接使用。现有的水下排气降噪装置大多由空气中排气消声器结构改造，这虽然节省了设计时间，但其消声效果往往难以到达相关指标，甚至增大了某些频段的声压，成为了新的噪声源。现有消声降噪装置其设计原理主要是基于空气消声原理，专利201010238161.6设计了一种篇平的消声器，该消声器主要是利用膨胀室结构的组合进行消声，气流在经过膨胀室后，声阻抗发生变化，使沿管路传播的某些特定频率的声波反射回去，达到消声目的。该专利设计的消声器主要用于汽车废气排放，涉及的流体介质主要是空气，因此该结构不适用于气液两相射流噪声消除。

专利200620084872.1设计了一种船用马达消声器，该消声器采用了一种U型管结构，马达排放出的废气经过消声器内胆，且内胆中设置了多个消音板，该消声器依然采用了传统的空气消声器设计原理，主要是通过改变管路截面和长度来控制声抗大小进行消声。该消声器外壳浸没于水中，但消声器内主要还是以气体为主，且排气口置于空气中，因此该结构只是传统空气消声器结构的简单移植。

目前尚未发现有针对于水下航行器高速气体射流的多相射流降噪装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种水下多相射流消声降噪装置，以克服现有技术的不足。

一种水下多相射流消声降噪装置，其特征在于该装置包括一个管状的圆柱形壳体，该壳体在外壁环向均匀开设4个通孔；

上述通孔为椭圆锥形通孔，即外壁孔径的尺寸大于内壁孔径的尺寸；且椭圆形通孔内外孔口端面形状为椭圆形，长短轴比例介于1.5:1至2.5:1之间；

在壳体的位于通孔前后两侧的内壁开设两个卡环槽；

在卡环槽后端设置挡肩，在的前端设置有挡肩；

所述壳体内固定有渐缩喷管，该渐缩喷管前端为环形孔板、中部为圆筒段、后端为渐缩喷嘴，所述环形孔板安装在上述卡环槽与挡肩之间；

所述圆筒段外壁面环向均匀开设4个通孔，且分别位于上述椭圆形通孔内壁面的下方；

环形孔板的环形区间内均匀开有4个孔口，孔口之间的扇环板上开设多组小孔；

所述的4个通孔的中轴线以及4个通孔的中轴线位于本装置的同一个径向的截面上；

环形孔板与挡肩接触的端面上开设两圈环形槽，

所述孔口朝向后端的一侧分别连接有前置喷管，该前置喷管的直管段直径与孔口直径相同，直管段后端连接有渐缩喷嘴；

在卡环槽与挡肩之间安装有环形孔板，该环形孔板的内环套置在所述渐缩喷管的后端；环形孔板的环形区间内均匀开有个孔口，所述孔口之间的扇环板上开设多组小孔，环形孔板与挡肩接触的端面上开设两圈环形槽；

所述孔口朝向前端的一侧分别连接有后置喷管，该后置喷管的直管段直径与孔口直径相同，直管段前端连接有渐缩喷嘴；且后置喷管与其中一个前置喷管具有同一个轴线，前置喷管的喷嘴直径小于后置喷管的直径；

所述壳体的轴线上有内导管经由前置翅片而固定在渐缩喷管的内壁，该内导管的前部设有叶片，内导管出口端的内壁上经由后置翅片固定有一个多孔喷头；

并有前置卡环和后置卡环分别安装于上述两个卡环槽内。

上述渐缩喷管的圆筒段外壁面的通孔为椭圆锥形孔，椭圆形截面长短轴比例介于1.5:1至2.5:1之间，通孔的通流面积(开在外表面的大孔孔口截面面积)小于通孔的通流面积，且通孔的通道中轴线与渐缩喷管的中轴线垂直。

上述通孔的孔道为圆柱形，且圆柱形孔道的内壁有一条边缘与渐缩V型喷管圆筒段横截面相切。

上述渐缩喷管后端的渐缩喷嘴的端口外边缘设有6个“V”型翅片；且在两个V型翅片之间分别设置两个气流喷管。