[发明专利]一种抑制充水管道射流时的管壁振动和管口涡流的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制充水管道射流时的管壁振动和管口涡流的装置，属于声学测量领域。

背景技术

水下射流噪声一般是由浸没于水中的充水管道内的水以一定的流速从管口喷出，因快速喷出的水流与静水之间急剧掺混，两者相互作用而产生的辐射噪声。但是，当水在充水管道内部进行流动时，受管道内表面粗糙度、弯头、截面积变化等因素影响，使得水流对管壁造成冲击，激励管壁振动，从而由管壁产生辐射噪声；特别是当射流源为水泵时，水泵中的电机在运行过程中产生的巨大振动，很容易通过管道传播至水下，即便通过减振措施，也很难使得管壁的振动降为零，从而使管壁受激振动产生的辐射噪声掺和在水下射流噪声之中，这严重影响了水下射流噪声的试验研究结果与理论研究结果之间的相互验证。充水管道的减振器非常多，例如曾胜利用调谐阻尼器进行管路系统减振(见振动、测试与诊断，32(5)，2012)，陈果设计的用于管道减振的新型动力吸振器(见中国机械工程，25(23)，2014)，上述吸振器多为单一频率的减振器，对管道的某一阶振动的吸收是非常有效的，对由水流冲击或水泵等引起的管壁辐射的宽带噪声的衰减作用有限。沈中祥提供的一种舰船管路减振降噪管卡(专利号：CN203703376U)，林新志提供的一种用于金属管路减振降噪的阻尼套管及包覆方法(专利号：CN103411089A)，均涉及金属管路的减振器，这两种减振器是阻尼减振器，由于减振器在设计好之后，阻尼参数是固定的，因此这两种减振器的减振效果也是有限的。

发明内容

本发明的目的是为了能够解决射流噪声测试时，充水管道的管壁振动和管口涡流的问题而提供一种抑制充水管道射流时的管壁振动和管口涡流的装置。

本发明的目的是这样实现的：充水管道的外表面设置有至少两组减震结构，减振结构与减振结构之间的距离等于充水管道的外径，每组减振箱的内径等于充水管道的外径，且每组减振结构包括两个双层半圆柱壳结构的减振箱且两个双层半圆柱壳结构的减振箱通过螺栓固定连接，每个双层半圆柱壳结构的减振箱内充填铁砂，充水管道伸入至水箱内的管口端设置有管口夹具，且管口夹具的内径等于充水管道的外径，所述管口夹具的下端安装有圆环形障板，圆环形障板的内径等于充水管道的外径，且所述圆环形障板的下表面与充水管道的管口端面齐平，所述充水管道的轴线与水箱内的水面垂直。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述减振箱的内径与外径之差是充水管道壁厚的十倍。

2.所述圆环形障板的厚度是充水管道壁厚的两倍，圆环形障板的外径是充水管道外径的三倍。

3.所述减震结构有五组。

4.所述铁砂的粒度范围在0.2mm-2mm之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用减振箱内部充填铁砂对充水管道的管身进行抑振，铁砂之间的作用可以等效为法向弹簧阻尼器、回转弹簧阻尼器、相互垂直的切向弹簧阻尼器和两个切向滑动摩擦器，弹簧阻尼器和滑动摩擦器是联合作用的，当两个铁砂粒之间的切向力大于静摩擦力时，两个铁砂粒之间即发生相对滑动，这时滑动摩擦器起作用，弹簧阻尼器不起作用；否则，弹簧阻尼器起作用，滑动摩擦器不起作用，通过将铁砂装载至双层半圆柱壳的减振箱中，在靠近双层半圆柱壳内侧，贴近充水管道附近处的铁砂粒，因受到较为强烈的振动作用，此时铁砂粒之间的滑动摩擦器起主要作用，将充水管道的振动进行衰减，随着远离充水管道，振动开始减弱，此时铁砂粒之间不再发生相对滑动，铁砂粒之间的弹簧阻尼器起主要作用，由于铁砂兼具弹簧阻尼器和滑动摩擦器的作用，是一种宽带的减振器，对充水管道辐射的宽频带噪声均具有衰减作用，而且减振箱相对充水管道本身的质量较大，是一大质量负载，管壁的振动经过五层减振箱进行衰减后，传递到管口的振动将会有很大的衰减；将充水管道的轴线垂直水面放置，且管口刚刚浸没于水下，由于管口外为空气，当充水管道内的水快速喷射至水中时，极易在管口附近形成涡流，涡流产生的辐射噪声易掺混在射流噪声之中，通过在管口处安装一圆环形障板，障板的上表面刚刚浸没于水下，切断了当充水管道内的水快速喷入水中后形成涡流的路径，避免了涡流的发生。

附图说明

图1是本发明的充水管道放置示意图；

图2是本发明的充水管道抑振装置剖面图；

图3是本发明的减振箱俯视方向示意图；

图4是本发明的管口夹具俯视方向示意图；

图5是本发明障板的俯视方向示意图。