一种水下流激空腔噪声控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下流激空腔噪声控制装置，包括支架、驱动单元和分流体，所述支架安装在空腔体的上表面上，该空腔体的上表面具有与该空腔体的内腔连通的腔口；所述支架在对应于所述腔口的位置安装所述分流体，所述分流体包括直三棱柱和设置在所述直三棱柱上的伸出轴，至少其中一个底面上设置所述伸出轴；所述直三棱柱的三个侧面分别为迎着来流且面向该空腔体的分流面、背离来流的背流面和连接所述分流面和背流面的导流面；所述伸出轴与所述驱动单元连接，以用于带动所述直三棱柱绕所述伸出轴的轴线转动。本发明专利技术的分流体一方面抑制了腔口的边界层分离，另一方面减小了腔口剪切层速度梯度，有效抑制了腔口剪切层振荡，降低流激空腔噪声。

An underwater cavity noise control device

【技术实现步骤摘要】
一种水下流激空腔噪声控制装置
本专利技术属于水动力噪声控制
，更具体地，涉及一种水下流激空腔噪声控制装置。
技术介绍
空腔广泛存在于水下航行体的开孔部位，当航行体表面湍流边界层流经这些开孔时，在孔口(腔口)形成湍流剪切层，剪切层与腔口导边、随边以及空腔内流体的相互作用，会在腔口形成较为剧烈的自持振荡，引起较大的速度和压力脉动，并辐射强烈的线谱噪声，即空腔噪声，严重影响水下航行体的隐蔽性。空腔噪声的机理非常复杂，一般来说，典型的空腔噪声包括以下机理特征：湍流边界层在腔口导边分离并在腔口形成具有振荡特性的剪切流动，剪切层到达腔口随边时，与随边发生碰撞并产生压力脉动，压力脉动向上游传播至导边又进一步影响了导边的边界层分离，当压力脉动的反馈相位与边界层分离相位吻合时，剪切层扰动形成一个闭合的声反馈环，即产生腔口剪切层自持振荡，自持振荡还会与空腔声模态、空腔弹性结构模态发生多种形式的耦合共振，从而辐射强烈的线谱噪声。WillamBlake在其专著《MechanicsofFlow-InducedNoise》指出：抑制空腔噪声最有效的方法是降低或消除腔口剪切层的发展，其次是破坏或阻挡声反馈环的形成(BlakeWK.MechanicsofFlowInducedSoundandVibration[M].AcademicPress,1986:130-218.)。过去对于水下流激空腔噪声的控制，主要还是采用改变腔口形状、安装格栅等措施，控制效果并不明显，其主要原因还是这些控制措施并没有减弱剪切层的发展或破坏腔口声反馈环。r>在气动噪声控制领域，美国专利《AircraftCavityAcousticResonanceSuppressionSystem》(US005699981)提出了一种在空腔导边上方垂直于来流方向布置圆柱体的空腔噪声抑制方式，通过圆柱绕流产生的大量脱落涡与腔口剪切层涡碰撞，耗散剪切层湍动能，从而减弱剪切层的发展，抑制空腔噪声。文献(RonaA.Controloftransoniccavityflowinstabilitybystreamwiseairinjection[C]//42ndAIAAAerospaceSciencesMeetingandExhibit.2004:682.)介绍了一种在空腔导边下方主动注入流体的空腔噪声抑制方式，通过注入外界流体，可以减小腔口流动的速度梯度，减缓剪切层的发展，进而降低空腔噪声。以上两类应用于空气中的空腔噪声控制装置可以为水中空腔噪声控制所借鉴，但在低自噪声、高适用性和易于安装使用等方面仍有需要改善的地方。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种低自噪声、高适用性和易于安装使用的水下流激空腔噪声控制装置，其可显著降低水下航行体开孔部位流激空腔噪声。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种水下流激空腔噪声控制装置，其特征在于，包括支架、驱动单元和分流体，其中，所述支架安装在空腔体的上表面上，该空腔体的上表面具有与该空腔体的内腔连通的腔口，所述支架内部密封安装所述驱动单元；所述支架在对应于所述腔口的位置安装所述分流体，所述分流体包括直三棱柱和设置在所述直三棱柱上的伸出轴，该直三棱柱具有相互平行的两个底面及位于这两个底面之间的三个侧面和三条侧棱，至少其中一个底面上设置所述伸出轴，所述伸出轴水平设置并与水平的来流方向垂直，该直三棱柱的侧棱与所述伸出轴平行；所述直三棱柱的三个侧面分别为迎着来流且面向该空腔体的分流面、背离来流的背流面和连接所述分流面和背流面的导流面，并且沿着与来流方向相同的方向，该分流面的高度逐渐降低，并且所述分流面上高度较大的侧棱位于该腔口的上方；所述伸出轴与所述驱动单元连接，以用于带动所述直三棱柱绕所述伸出轴的轴线转动，以使驱动单元根据来流的流速，来调整该直三棱柱的分流面上远离空腔体上表面的侧棱与该空腔体上表面的距离h。优选地，还包括密封轴承，所述伸出轴通过所述密封轴承安装在所述支架上。优选地，所述空腔体的上表面与来流平行。优选地，所述腔口为长方形开口，其沿着与来流方向相垂直的两个内壁分别为腔口导边和腔口随边，并且上游的内壁为腔口导边，下游的内壁为腔口随边，则所述腔口导边和腔口随边均与所述伸出轴平行；当来流为设计点速度时，所述导流面与空腔体的上表面平行，并且该分流面上高度较大的侧棱与该腔口的腔口导边平齐，该分流面上高度较小的侧棱与该腔体的上表面平齐，此时该分流面上高度较大的侧棱与腔体上表面的距离h＝(1/10～1/2)δ，其中δ为边界层厚度。优选地，所述分流面与所述导流面的夹角为10°～15°。优选地，所述支架采用流线体外形并且做密封处理。优选地，所述驱动单元包括动力装置、推杆、销轴和连杆，所述推杆水平设置并且与所述伸出轴垂直，所述动力装置与所述推杆的一端连接，以用于推动所述推杆沿着该推杆的纵向移动，所述推杆的另一端连接有销轴，所述连杆的一端固定连接在所述伸出轴上，所述连杆上设置有长条孔，所述销轴从所述长条孔处穿过所述连杆，以用于在所述长条孔内滑动。优选地，所述连杆的一端通过键与伸出轴固定连接。优选地，所述导流面与所述背流面垂直。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本专利技术的分流体一方面抑制了腔口导边的边界层分离，破坏了腔口声反馈环的形成，另一方面减小了腔口剪切层速度梯度，有效抑制了腔口剪切层振荡，降低流激空腔噪声；同时，驱动单元根据外部流速大小，使分流体随来流速度自动调整姿态，通过驱动分流体在一定角度范围内转动，调整分流量的大小，显著增大了分流体有效作用速度范围，使本专利技术在较大速度范围具有稳定的空腔噪声控制效果。2)本专利技术的分流体能有效消除或减弱空腔自持振荡，特别是线谱噪声，而且结构简单，可直接安装水下航行体的开孔部位，安装灵活。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的剖面示意图；图3是本专利技术的工作原理示意图；图4是本专利技术中驱动单元的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1～图4所示，一种水下流激空腔噪声控制装置，包括支架2、驱动单元3和分流体1，其中，所述支架2安装在空腔体5的上表面5.4上，该空腔体5的上表面5.4具有与该空腔体5的内腔5.5连通的腔口，所述支架2内部密封安装所述驱动单元3；本专利技术的支架2优选设置有两个，并且对称布置于腔口两侧。所述支架2在对应于所述腔口的位置安装所述分流体1，所述分流体1包括直三棱柱1.1和设置在所述直三棱柱1.1上的伸出轴1.2，该直三棱柱1.1具有相互平行的两个底面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下流激空腔噪声控制装置，其特征在于，包括支架、驱动单元和分流体，其中，/n所述支架安装在空腔体的上表面上，该空腔体的上表面具有与该空腔体的内腔连通的腔口，所述支架内部密封安装所述驱动单元；/n所述支架在对应于所述腔口的位置安装所述分流体，所述分流体包括直三棱柱和设置在所述直三棱柱上的伸出轴，该直三棱柱具有相互平行的两个底面及位于这两个底面之间的三个侧面和三条侧棱，至少其中一个底面上设置所述伸出轴，所述伸出轴水平设置并与水平的来流方向垂直，该直三棱柱的侧棱与所述伸出轴平行；/n所述直三棱柱的三个侧面分别为迎着来流且面向该空腔体的分流面、背离来流的背流面和连接所述分流面和背流面的导流面，并且沿着与来流方向相同的方向，该分流面的高度逐渐降低，并且所述分流面上高度较大的侧棱位于该腔口的上方；/n所述伸出轴与所述驱动单元连接，以用于带动所述直三棱柱绕所述伸出轴的轴线转动，以使驱动单元根据来流的流速，来调整该直三棱柱的分流面上远离空腔体上表面的侧棱与该空腔体上表面的距离h。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下流激空腔噪声控制装置，其特征在于，包括支架、驱动单元和分流体，其中，
所述支架安装在空腔体的上表面上，该空腔体的上表面具有与该空腔体的内腔连通的腔口，所述支架内部密封安装所述驱动单元；
所述支架在对应于所述腔口的位置安装所述分流体，所述分流体包括直三棱柱和设置在所述直三棱柱上的伸出轴，该直三棱柱具有相互平行的两个底面及位于这两个底面之间的三个侧面和三条侧棱，至少其中一个底面上设置所述伸出轴，所述伸出轴水平设置并与水平的来流方向垂直，该直三棱柱的侧棱与所述伸出轴平行；
所述直三棱柱的三个侧面分别为迎着来流且面向该空腔体的分流面、背离来流的背流面和连接所述分流面和背流面的导流面，并且沿着与来流方向相同的方向，该分流面的高度逐渐降低，并且所述分流面上高度较大的侧棱位于该腔口的上方；
所述伸出轴与所述驱动单元连接，以用于带动所述直三棱柱绕所述伸出轴的轴线转动，以使驱动单元根据来流的流速，来调整该直三棱柱的分流面上远离空腔体上表面的侧棱与该空腔体上表面的距离h。


2.根据权利要求1所述的一种水下流激空腔噪声控制装置，其特征在于，还包括密封轴承，所述伸出轴通过所述密封轴承安装在所述支架上。


3.根据权利要求1所述的一种水下流激空腔噪声控制装置，其特征在于，所述空腔体的上表面与来流平行。


4.根据权利要求3所述的一种水下流激空腔噪声控制装置，其特征在于，所述腔口为长方形开口，其沿着与来流方...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣武，章文文，程果，余文晶，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42