[发明专利]低噪声调压阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于暂充式风洞的低噪声调压阀，属于实验空气动力学领域。

背景技术

调压阀是风洞的关键部件之一，用于控制稳定段内的气流压力，风洞运行过程中，随着气源压力的下降，通过控制系统调节控制调压阀的开度，以保证稳定段内气流压力稳定在某一运行压力值，维持风洞的正常运行。调压阀性能的优劣直接影响到风洞流场的品质。

目前暂充式风洞中的多采用环状缝隙调压阀，其结构简图见附图1，该调压阀可在主要工作状态下获得线性或近似线性的调节特性，且具有阀后气流对称性好，调节范围宽，阀芯移动过程中阻力变化均匀及全开状态阻力小等优点。但该调压阀也有比较明显的缺点，首先其调压特性过于灵敏，压力易超调而产生波动，另外，由于阀芯狭缝处气流的射流、强分离及冲击波之间的相互作用等会产生较强烈的气动噪声，其量级可达180dB，阀门的高强度噪声会向下游传导，从而使得风洞试验段的背景噪声偏高，影响流场品质。

随着飞行器型号的设计中对航空声学试验、脉动压力和抖振试验等特种试验需求的增加，国内外对风洞的背景噪声越来越关注。目前国内常规暂充式风洞普遍偏高，还无法进行型号的高质量声学试验。因此有必要对调压阀进行降噪处理，从根源上避免产生较强的气动噪声，从而有效降低风洞的背景噪声，提高流场品质。

发明内容

本发明所解决的技术问题：本发明针对现有暂充式风洞环形缝隙调压阀气动噪声偏大的缺点，提供一种可用于暂充式风洞的低噪声调压阀，从根源上降低风洞噪声源的噪声，从而有效提高风洞流场的品质。

本发明的低噪声调压阀包括阀套、阀芯、驱动机构和阀体，所述阀套延长至所述阀体出口处，并抵接于所述阀体上，所述阀套与所述阀体的抵接处通过密封圈密封，在所述阀套的位于调压阀的环形缝隙通道处的延长壁上开设有多个小孔。

优选所述延长壁上的小孔以彼此间具有相同间距并且具有相同孔径的方式排成多排，所述小孔均为倾斜小孔，其倾斜口朝向来流方向。

优选所述小孔的孔径、孔间距和倾斜角根据风洞实际运行要求能够通过数值模拟优化和地面试验验证的方法来确定。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明可对现有暂充式风洞环形缝隙调压阀进行改造，使其气动噪声有效降低约10dB～20dB，从根源上降低风洞噪声源的噪声，从而有效提高风洞流场的品质；

(2)使调压阀获得更线性的调压特性，调压灵敏度略有降低，可有效降低风洞的压力波动。

附图说明

图1为低噪声调压阀结构示意图

图2(1)为阀套的小孔布局示意图，(2)为小孔结构示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

如图1所示，一种可用于暂充式风洞的低噪声调压阀，包括：阀套1、阀芯2、驱动机构3和阀体4，其核心装置为多小孔射流阀套1。阀套1延长至阀体4出口处，并抵接于阀体4上，阀套1与阀体4的抵接处通过密封圈密封，在阀套4的位于调压阀的环形缝隙通道处的延长壁上开设有多个小孔。

如图2所示，阀套1的延长壁上的小孔以彼此间具有相同间距并且具有相同孔径的方式排成多排，所有小孔均为倾斜小孔，其倾斜口均朝向来流方向。本发明是在现有暂充式风洞环形缝隙调压阀结构的基础上，将原有阀套改造成多小孔阀套，即将原来环形缝隙通道改造成多小孔射流通道，阀套1和阀体4之间采用密封圈密封。多小孔射流对降低阀门噪声有如下益处：首先，减小了射流的尺度，可有效降低节流通道射流切变层引起的强噪声。其次将大涡破碎，有效降低涡流尺度，使得噪声的能量向高频偏移，增加了风洞下游消声器的效用，降低了噪声向下游传递的能力。小孔射流降噪效果与小孔孔径和孔距的大小，以及孔的入射角度有直接关系。因此该阀套1设计的关键在于确定小孔直径和孔间距的大小，以及孔的入射角度θ。

根据噪声的设计要求，可通过数值模拟和地面试验的方法来确定孔径和孔间距大小，以及孔的入射角度。

首先依据风洞实际的工作要求以及阀门的工作行程，确定多小孔阀套的最小开孔率，以满足流量和压力的要求。

然后根据风洞实际运行参数，采用数值模拟得方法对多小孔阀套进行优化。

最后在地面噪声测量平台上进行验证，在风洞实际运行要求的工作范围内选取最优的小孔尺寸。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识，不再赘述。

以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范畴。