[发明专利]用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法

说明书

本发明提供一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法，管路结构包括：若干个串联连接的减振降噪管路原胞；所述减振降噪管路原胞包括：依次连接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件单元，位于第二接管的部分外壁上且围绕第二接管设置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减；所述第二接管呈直管状；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的内径递减。所述用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构具有良好的低频、宽带减振消声功能。

技术领域

本发明属于管路降噪及力学超构材料领域，尤其涉及一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法。

背景技术

充液管路系统广泛应用于航空航天、船舶、高铁、汽车等装备中，充液管路系统在正常工作运行时，流体和管路结构会产生流固耦合作用：即流体在管路结构内循环流动产生的压力脉动和速度脉动会引发管路结构的管壁振动，进而产生噪声，同时管壁的振动会导致管内流体形态发生改变。流固耦合管路系统的振动与噪声问题十分严重，据统计，在现实工业生产中，充液管路系统中75％以上管路接头损坏或者管路破裂是由流固耦合作用引起的振动与噪声问题所致，这一问题在船舶的充液管路系统和飞机的液压管路系统中显得更为突出。各国科研人员对该问题给予了广泛关注，控制流固耦合管路系统的振动与噪声问题的措施主要有：在管壁外敷设粘弹性阻尼材料、在管路和支座间安装阻尼器或减振层、在管路系统中安装消声弯头及水消声器、以及主动控制技术等，这些方法对中高频噪声能够产生较好的效果。

然而，由于船舶、飞机等运载装备管路系统的辐射噪声主要以低频噪声为主，而且受装备结构形式以及空间尺寸、附加质量的限制，上述噪声控制措施在运载装备输流管路系统难以取得良好的减振降噪效果，并且上述措施的减振降噪带宽通常不够宽，迫切需要新的运载装备管路系统控制噪声。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中难以实现低频宽带减振消声功能的问题，从而提供一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，包括：若干个串联连接的减振降噪管路原胞；所述减振降噪管路原胞包括：依次连接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件单元，位于第二接管的部分外壁上且围绕第二接管设置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减；所述第二接管呈直管状；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的内径递减。

可选的，所述振子件单元包括：振子刚性件和振子质量件，所述振子刚性件位于第二接管的部分外壁表面且围绕第二接管，所述振子质量件位于所述振子刚性件背向所述第二接管一侧的表面。

可选的，所述振子刚性件的材料包括硅胶、橡胶或软质塑料；所述振子质量件的材料包括钢、铝、铜、有机玻璃、PVC、或木材。

可选的，所述振子刚性件的内径与所述第二接管的外径相同，所述振子刚性件的内径为35mm～100mm，所述振子刚性件的厚度为2.5mm～10.5mm；所述振子质量件的内径与所述振子刚性件的外径相同；所述振子质量件的厚度为2.0mm～6.5mm。

可选的，所述振子刚性件的内表面与第二接管的外壁之间的接触连接形式为离散接触连接；沿着第二接管的周向方向设置有若干个间隔的振子刚性件。

可选的，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为方形、圆形、三角形、圆环形、三角环形、或回环形。

可选的，所述振子刚性件的内表面与第二接管的外壁之间的接触连接形式为连续接触连接。

可选的，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为圆环形、三角环形、或回环形。

可选的，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的和所述振子质量件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状相同。