[发明专利]一种水下凸出体流激噪声控制装置

说明书

本发明提供一种水下凸出体流激噪声控制装置，包括液腔、振动/脉动力监测传感器、控制箱及液压泵/阀；所述液腔螺旋式安装在凸出体表面，凸出体表面未安装液腔的部分覆盖有橡胶，使液腔在未充液时，凸出体表面为流线型；所述振动/脉动力监测传感器安装在所述凸出体上，所述控制箱与所述振动/脉动力监测传感器及液压泵/阀相连，所述液腔与所述液压泵/阀相连，所述控制箱根据振动/脉动力监测传感器的监测结果，控制液压泵/阀向液腔内充放液。该装置可实现对水下凸出体流激线谱噪声的主动控制。

技术领域

本发明属于振动噪声控制技术领域，具体涉及一种水下凸出体流激噪声控制装置。

背景技术

水下航行体表面存在各式各样的凸出体，其在水下航行时由于流体激励，引起结构振动，很可能会出现线谱噪声，严重影响其隐蔽性。凸出体流激线谱噪声的控制，虽然可以采取改变线型、增加隔板等一些被动措施，但控制效果一般并不显著，或者由于控制措施可能导致高航速下高频噪声升高。

凸出体后缘的涡下泄是导致流激线谱噪声的根源，流体介质在流经凸出体结构后，在一定雷诺数下，凸出体尾流会交替出现脱落涡，这些涡街引起凸出体表面的脉动压力，从而产生噪声。同时，由于凸出体涡脱落频率和结构固有频率接近，激励结果在固有频率下振动，更会产生强线谱噪声。凸出体流激噪声包含了涡流周期性激励，流体与结构及噪声之间的相互作用等流固耦合、流声耦合复杂现象。但是，无论哪种发声机制，其激励源都是凸出体边缘的涡流激励。因此，为了凸出体流激线谱噪声，关键在于实现对凸出体涡流的控制。

基于湍流宏观系统存在着对小扰动的敏感性这个理论背景，采用充液式装置产生小扰动与凸出体绕流流动相耦合，从而显著改变凸出体的流动状态，可以实现对宏观流动的主动控制。凸出体边缘是形成周期性流动的源，该部位对接受流体微小扰动非常敏感。基于此，在凸出体边缘引入微小的速度扰动，可以对涡流动进行控制，进而涡流的周期性脱落，降低流激振荡线谱噪声。近年来，在航空航天领域，针对空气介质，已有用微小流动控制装置抑制腔体流激振荡噪声的研究，但目前并未见到应用于水下凸出体流激线谱噪声主动控制的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下凸出体流激噪声控制装置，该装置可实现对水下凸出体流激线谱噪声的主动控制。

实现本发明的技术方案如下：

一种水下凸出体流激噪声控制装置，包括液腔、振动/脉动力监测传感器、控制箱及液压泵/阀；所述液腔螺旋式安装在凸出体表面，凸出体表面未安装液腔的部分覆盖有橡胶，使液腔在未充液时，凸出体表面为流线型；所述振动/脉动力监测传感器安装在所述凸出体上，所述控制箱与所述振动/脉动力监测传感器及液压泵/阀相连，所述液腔与所述液压泵/阀相连，所述控制箱根据振动/脉动力监测传感器的监测结果，控制液压泵/阀向液腔内充放液。

进一步地，本发明所述液腔内部为液压油/水等液体，外皮为具有一定伸展性和抗压性的橡胶皮，橡胶皮最大能伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。

进一步地，本发明所述振动/脉动力监测传感器为干端振动传感器或湿端脉动压力传感器，当为干端振动传感器时，安装在水下凸出体的内表面，当为湿端脉动压力传感器时，安装在水下凸出体外表面预留的安装孔上；用于实时监测流激附体产生的脉动压力或者振动线谱，并反馈至控制箱，控制箱根据振动/脉动力监测传感器的输入实时调整控制策略。

进一步地，本发明所述控制箱为整个控制系统的中枢，根据振动/脉动力监测传感器采集的数据，进行实时判断，若有低频线谱产生则启动液压泵/阀，进行充液，当脉动线谱消失时，则停止充液；若高频噪声升高则抽出液腔内的液体，保证流激噪声在低频和中高频均处于较低水平。

进一步地，本发明所述液压泵/阀为低噪声智能泵/阀，其开启状态和流量受控制箱控制，液压泵/阀采用双层隔振装置隔振，开启时不会产生强机械噪声。

有益效果