[发明专利]一种消声降噪燕尾三通弯头及弯头的消声处理方法

权利要求书

1.一种对燕尾三通弯头的噪音处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对于常见的燕尾三通弯头，求解其连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组，确定燕尾三通弯头稳态湍流速度场U(x,y,z)和压力场P(x,y,z)；

步骤2：根据步骤1得到的燕尾三通弯头稳态湍流速度场U(x,y,z)和压力场P(x,y,z)，代入式1所示的声学脉动偏微分方程，然后对式1进行一阶迎风格式离散化，并利用高斯-赛德尔迭代求解离散化后的式1，得到声学脉动偏微分方程的流动分量u_a(x,y,z)和P_a(x,y,z)，进而得到紊流脉动动能k和紊流脉动动能的耗散率ε；

式中，t为时间，s；i和j为直角坐标系的方向分量；ρ为空气密度，kg/m³；ρ_a为板面上的空气密度，kg/m³；u'为脉动速度，m/s；P'为脉动压力，Pa；U为燕尾三通弯头稳态湍流速度，m/s；P为燕尾三通弯头压力，Pa；

步骤3：根据步骤2求解得到的紊流脉动动能k和紊流脉动动能的耗散率ε，分别计算上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面b的声压级L_P，从而得到上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面b各自的声压级范围；

步骤4：根据步骤3得到的上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面b的声压级范围，分别计算得到各个板面的划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值L_h-m；同时计算得到上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面b的划分中噪音区和低噪音区的声压级阈值L_m-l；将L_h-m在板面上对应的曲线作为板面的高中噪声区包络曲线；将L_m-l在板面上对应的曲线作为板面的中低噪声区包络曲线；

步骤5：分别在步骤4得到的各板面上的中低噪声区包络曲线、高中噪声区包络曲线上取多个离散点，并获取这些离散点的坐标值；对中低噪声区包络曲线、高中噪声区包络曲线上的离散点的坐标值进行拟合，得到原始拟合曲线方程；然后采用通用全局优化法对原始拟合曲线方程进行处理，得到中低噪声区包络曲线、高中噪声区包络曲线对应的拟合曲线方程；

步骤6：将步骤5得到每个板面的每条拟合曲线方程作为板面上各噪音区的分界线，得到各板面的高噪音区、中噪音区和低噪音区；

步骤7：在步骤6得到的每个板面的高噪音区的位于弯头内的表面涂抹聚氨酯橡胶，在中噪音区的位于弯头内的表面涂抹树脂改性沥青。

2.如权利要求1所述的对燕尾三通弯头的噪音处理方法，其特征在于，所述步骤3中，利用式2分别计算上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面b的声压级L_P，

式中：α_ε为缩尺常数，根据Sarkar&Hussaini各向同性湍流DNS模拟校准研究，取0.1；P_ref为基准声功率，W/m³，α₀为标准状况下的当地音速，m/s；ρ是空气密度，kg/m³。

3.如权利要求1所述的对燕尾三通弯头的噪音处理方法，其特征在于，所述步骤4中，分别利用式3计算得到各个板面的划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值L_h-m，dB；同时利用式4计算得到上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面b的划分中噪音区和低噪音区的声压级阈值L_m-l，dB；

式中，L_max-h、L_min-l分别为板面的最大声压级值和最小声压级值，dB；α、β为区域划分常数。