[发明专利]一种降低水下排气噪声喷管的设计方法及收缩式波瓣喷管

说明书

本发明公开了一种降低水下排气噪声喷管的设计方法及收缩式波瓣喷管。所述方法包括：波瓣喷管段及收缩段参数选择；建立波瓣喷管结构物理模型；建立物理学假设并仿真；确定最终喷管参数；水下装备的排气过程属于浸没式排气；排气噪声包含排气管路内的上游噪声和排气管外的下游噪声；排气管路内的消声结构可以有效抑制上游噪声，但难以作用于管外的下游噪声；而下游噪声恰恰又是幅值最强的部分，不采取针对性措施对下游噪声进行抑制，总声压级难以降低；本发明通过数值模拟和实验的手段对管口流动、管内压力脉动以及排气噪声的影响进行分析；对波瓣喷管的降噪机理进行分析，设计出一种降低水下排气噪声喷管，为水下装备排气降噪的工程设计提供参考。

技术领域

本发明涉及水下排气技术领域，尤其涉及一种降低水下排气噪声喷管的设 计方法及收缩式波瓣喷管。

背景技术

水下排气过程广泛存在于水下航行过程中，该过程往往会产生较强的排气 噪声，随着水下装备的不断发展，对噪声控制的要求也越来越高，如何降低水 下噪声成为急需解决的问题。在现有的技术途径中，降低水下装备排气噪声的 方法主要是一种水下排气降噪装置，但是类似的水下降噪装置往往体积较大， 结构复杂，造价较高，实际应用范围受限。如图14为现有水下排气降噪装置爆 炸图。

在现有的公开报道中，降低水下装备排气噪声的主要方法是在排气管内安 装消声结构。由于排气管内主要是单相的气体流动，因此在消声结构的设计上 可以借鉴单相排气消声器的设计理论。然而，水下装备的排气过程属于浸没式 排气。浸没式排气噪声包含了排气管路内的上游噪声(单相排气噪声)和排气 管外的下游噪声(气泡噪声和边界噪声)。排气管路内的消声结构可以有效抑制 上游噪声，但难以作用于管外的下游噪声。而下游噪声恰恰又是幅值最强的部 分，不采取针对性措施对下游噪声进行抑制，总声压级仍然难以降低。因此申 请人提出一种降低水下排气噪声喷管的设计方法及收缩式波瓣喷管。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面的目的在于提出一种降低水下排气噪声喷管的设 计方法，通过数值模拟和实验的手段对管口流动、管内压力脉动以及排气噪声 的影响进行分析；在此基础上，对波瓣喷管的降噪机理进行分析，设计出一种 降低水下排气噪声喷管，为水下装备排气降噪的工程设计提供参考。本发明另 一方面的目的在于提出一种收缩式波瓣喷管，能够增强流动的连续性，缓解颈 缩现象导致的压力骤升，在中低频段具有良好的降噪作用，对10-4600Hz的总 声压级具有3.3－8.6dB的降噪效果。

根据本发明的一个方面，提供一种降低水下排气噪声喷管的设计方法，通 过数值模拟和实验的手段对管口流动、管内压力脉动以及排气噪声的影响进行 分析；在此基础上，对波瓣喷管的降噪机理进行分析，设计出一种降低水下排 气噪声喷管，为水下装备排气降噪的工程设计提供参考。所述喷管包括波瓣喷 管段及收缩段；所述方法包括：

波瓣喷管段及收缩段参数选择；

依据所述波瓣喷管段及收缩段参数，建立波瓣喷管结构物理模型；

依据所述波瓣喷管结构物理模型，建立物理学假设并仿真；

依据所述仿真结果，确定最终喷管参数。

根据本发明的另一个方面，又提供一种收缩式波瓣喷管；所述波瓣喷管包 括波瓣段和收缩段；

所述波瓣段为圆柱状，波瓣段一端向外扩散形成若干波瓣，波瓣段另一端 与收缩段连接；

所述收缩段为扩散管状，不与波瓣段连接的一端向外扩散形成喇叭状；

所述波瓣段和收缩段组合形成拉瓦尔喷管状的喷管。

本发明的有益效果集中体现在如下两个方面：