一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，包括底板，于所述底板的表面设置多个互为间隔布置的翼栅，所述翼栅由翼型轮廓线沿垂向拉伸形成柱形体，于各翼栅的两端、在所述底板的表面还开设多对螺栓孔。本发明专利技术中翼型轮廓线采用NACA0010线型绘制，其能保证来流阻力小，本发明专利技术对孔腔湍流边界层流动具有导流和整流作用，其不仅可以降低孔腔开口边界层垂向振荡速度的大小，还能减弱孔腔内外流动的交换，从而降低孔腔流激噪声，本发明专利技术还可与其他降噪方法耦合使用，达到进一步降噪的目的，其具有经济性、实用性及较高的使用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶流体力学领域，尤其涉及一种能降低孔腔内外流动、抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器。
技术介绍
目前，基于流动控制的流激噪声抑制技术是提高船舶安静航行的核心技术。提高船舶安静航速实现与海洋环境融合是我国未来新型船舶发展的重要目标，从流动控制的角度而言，抑制流激噪声正是实现上述目标的根本保证。由于船舶上存在孔腔，孔腔周围区域存在旋涡流动，因此极易加剧船体周围的湍流脉动，引起较强的流激噪声，目前现有用于抑制孔腔流激噪声的方法可以分为主动式抑制或被动式抑制，主动式控制方法分别是采用活动式封闭挡板、孔腔前缘吹吸气装置，当孔腔处于水下航行状态时，由活动式封闭挡板控制将孔腔封闭，由此减小阻力，采取上述方法可以有效降低阻力及流激噪声，但是由于活动式封闭挡板结构复杂，其对自控系统的灵活性及电源耐受性具有较高要求，并且由于该结构长期处于水下状态使得需要经常维护保养，大大增加了运行成本、人力物力，给正常运营带来负担。前缘吹吸气装置主要是在孔腔前缘或导边采用窄缝或小孔阵列吹吸流动，相当于对外部边界层进行质量/动量干扰，借以达到消除孔腔边界层分离诱发的离散涡的目的，但吹吸流需要耗费机械能或电能，且在工程实际中吹吸装置的安装位置和占用空间都是难以完善解决的难题，这种控制方式更多在理想状态下实施，实际的使用还有一些困难。被动式的控制方法主要有格栅式盖板。格栅式盖板在孔腔中设固定间距的扁平条格栅结构，格栅方向与水流方向垂直或成某一角度。这种格栅结构可以在一定程度上抑制孔腔开口处形成振荡的漩涡，降低噪声强度，但其效果比不上活动式挡板机构。
技术实现思路
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，通过将本专利技术安装于孔腔开口前方(流动上游)，其对孔腔来流具有导流和整流作用，不仅降低了孔腔内外流动交换以及孔腔周围涡量与脉动压力，还减低流激噪声强度，从声源层面抑制流噪声。本专利技术所采用的技术方案如下：一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，包括底板，于所述底板的表面设置多个互为间隔布置的翼栅，所述翼栅由翼型轮廓线沿垂向拉伸形成柱形体，于各翼栅的两端、在所述底板的表面还开设多对螺栓孔。其进一步技术方案在于：所述翼型轮廓线为NACA0010线型绘制，所述翼栅的弦长C为孔腔来流方向尺寸L的1/4～1/3；所述翼栅尾部距所述孔腔前缘的距离l为翼栅弦长C的一倍长度；所述翼栅的高度h为所述孔腔开口沿流动方向尺寸的1/20～1/15；各翼栅等间距平行排列；在所述底板上位于首部及尾部的翼栅与底板边缘的距离d为相邻两翼栅之间间距D的1/2。本专利技术的有益效果如下：本专利技术中翼型轮廓线采用NACA0010线型绘制，其能保证来流阻力小，本专利技术对孔腔湍流边界层流动具有导流和整流作用，其不仅可以降低孔腔开口边界层垂向振荡速度的大小，还能减弱孔腔内外流动的交换，从而降低孔腔流激噪声，本专利技术还可与其他降噪方法耦合使用，达到进一步降噪的目的，其具有经济性、实用性及较高的使用价值。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中翼型轮廓线的示意图。图3本本专利技术布置于孔腔前方的示意图。图4为本专利技术降低孔腔内外交换作用的数值模拟结果图。图5为本专利技术抑降低孔腔流激噪声的试验测试结果图。其中：1、底板；2、螺栓孔；3、翼栅；4、翼型轮廓线；5、平面；6、孔腔。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2所示，本专利技术所述的一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器包括底板1，于底板1的表面设置多个互为间隔布置的翼栅3，翼栅3由翼型轮廓线4沿垂向拉伸形成柱形体，于各翼栅3的两端、在底板1的表面还开设多对螺栓孔2，如图3所示，由上述翼栅3、底板1、螺栓孔2组合形成的翼栅涡流发生器设置于孔腔6来流前缘的平面或曲面上。如图2所示，上述翼型轮廓线4为NACA0010线型绘制，翼栅3的弦长C为孔腔6来流方向尺寸L的1/4～1/3。如图3所示，翼栅3尾部距孔腔6前缘的距离l为翼栅3弦长C的一倍长度，如图1所示，翼栅3的高度h为孔腔6开口沿流动方向尺寸的1/20～1/15，若翼栅3的高度过高会增加阻力且对降低噪声无任何促进作用。上述各翼栅3等间距平行排列，在底板1上位于首部及尾部的翼栅3与底板1边缘的距离d为相邻两翼栅3之间间距D的1/2，在本专利技术中翼栅3的数量为5个，若翼栅3的数量过多会加剧孔腔6非定常流动的复杂性，降低流动控制效果。在本专利技术的实际应用过程中，将本专利技术通过螺旋孔2、及紧固件安装在孔腔6前缘的平面或曲面上，由于孔腔6内的流动是十分复杂的非定常三围涡旋流动，孔内充满了大小不等、形式各异的各类漩涡，漩涡的翻转和扰动影响显著，在孔腔6的前缘，流动表现为二维涡(展向没有明显变化)，随着流动向下游发展，涡旋结构出现振荡，二维涡逐渐变为三维的“Ω”型涡，与周围流动形成强烈的相互作用。孔腔6对其后方流动造成了很大程度的干扰，涡流从开口处产生并向下游脱落进入尾流。在孔腔6开口处，有着明显的内外流动交换，孔腔内的旋涡产生、输运并对周围流动产生明显干扰，构成了主要的发声根源。孔腔6内强烈的涡旋运动及其变化必然在壁面上诱专利技术显的边界层脉动，边界层内脉动又在壁面及其附近产生较强的涡量变化率。由涡声方程可知，近场的涡量强度时空变化越强烈则远场的流激噪声就越明显。因此，通过孔腔开口边界层垂向振荡速度这一能够反映孔腔内外流动交换强度的物理量可以有效地判断抑制孔腔流激噪声的控制装置的效果。如图3所示，图3中利用本专利技术实现对孔腔6边界层的导流作用，导致垂向振荡速度的降低，即孔腔6内外流动交换强度减弱，从而实现孔腔6的流激噪声的降低。如图4所示，当水速为15m/s时，设置本专利技术的孔腔比单独孔腔流激噪声的频谱幅值下降3dB～17dB，总声级下降7.8dB。本专利技术提出了一种有效抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器。该翼栅涡流发生器对孔腔湍流边界层流动导流和整流作用，可以降低孔腔开口边界层内垂向振荡速度的大小，减弱孔腔内外流动的交换，实现降低孔腔流激噪声的功能。同时可以与其它降噪方法耦合使用，进一步降低噪声。所以，本方面具有较大的经济性、实用性和研究价值。以上描述是对本专利技术的解释，不是对专利技术的限定，本专利技术所限定的范围参见权利要求，在不违背本专利技术的基本结构的情况下，本专利技术可以作任何形式的修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，其特征在于：包括底板(1)，于所述底板(1)的表面设置多个互为间隔布置的翼栅(3)，所述翼栅(3)由翼型轮廓线(4)沿垂向拉伸形成柱形体，于各翼栅(3)的两端、在所述底板(1)的表面还开设多对螺栓孔(2)。

【技术特征摘要】
1.一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，其特征在于：包括底板(1)，于所述底板(1)的表面设置多个互为间隔布置的翼栅(3)，所述翼栅(3)由翼型轮廓线(4)沿垂向拉伸形成柱形体，于各翼栅(3)的两端、在所述底板(1)的表面还开设多对螺栓孔(2)。2.如权利要求1所述的一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，其特征在于：所述翼型轮廓线(4)为NACA0010线型绘制，所述翼栅(3)的弦长C为孔腔(6)来流方向尺寸L的1/4～1/3。3.如权利要求1所述的一种能抑制孔腔流激噪声的翼栅涡流发生器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，王星，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七○二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32