一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统技术方案

本申请涉及一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，属于共振腔消声器技术领域，该水下低频宽带弹性多模态共振消声系统包括液体管道，所述液体管道的外侧设置有密闭的腔体，所述液体管道的管壁开孔通过腔颈连通所述腔体；消声组件，所述消声组件包括固定于所述腔体内的支撑架，所述支撑架上设置有随流体振动的弹性薄膜。本申请通过弹性薄膜的耦合振动，能够拓宽消声频带，实现低频宽带消声，在实现液体管路的低频消声的同时，可以调小结构尺寸，而且还可以通过布置消声频率不同的多个本申请的共振消声系统，通过组合使用共振消声系统以提高整体的消声效果，以拓宽消声频带，实现低频宽带消声，同时也能满足承受管路中流道压力的使用要求。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及共振腔消声器，特别涉及一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统。

技术介绍

1、亥姆霍兹共振腔是一种声学共振系统，由德国物理学家亥姆霍兹首先研究并提出。它由一个具有开口的腔体和一个连接到腔体的颈部组成。其消声原理是通过共振效应来减少特定频率的声波传播和能量传递。当声波进入亥姆霍兹共振腔时，它们会在腔体内部形成共振，并从外部环境中吸收或反射。

2、亥姆霍兹共振腔的共振消声频率由腔体的几何尺寸和形状决定，通常采用圆柱形腔体。当声波频率接近共振频率时，共振腔会实现对这些特定频率的声波吸收和衰减，从而起到了消声的效果。

3、在空气声管中，空气是一种压缩性介质，空气中的亥姆霍兹共振腔的共振频率范围一般较宽，并且只需要选择较小腔体容积的亥姆霍兹共振腔就能轻易实现低频消声效果；而在液体声管中，由于水的高密度以及可压缩极差，且水中声波波长是空气中声波波长的四倍以上，虽然水中的亥姆霍兹共振腔的消声效果更佳，但其共振频率较高，需要较大尺寸的腔体，这在水介质等液体管路中安装时常会受到空间的限制，空间利用率极低。

4、因此，相比于空气低频消声，在水介质等液体介质管路中，亥姆霍兹共振腔消声器很难实现低频消声，更难以实现低频宽带消声。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，以解决相关技术中在水介质等液体介质管路中，亥姆霍兹共振腔消声器难以实现低频以及低频宽带消声的问题。

2、本申请实施例提供了一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，包括：

3、液体管道，所述液体管道的外侧设置有密闭的腔体，所述液体管道的管壁开孔通过腔颈连通所述腔体；

4、消声组件，所述消声组件包括固定于所述腔体内的支撑架，所述支撑架上设置有随流体振动的弹性薄膜。

5、一些实施例中，所述支撑架上设置有均匀分布并供流体进入的通孔，所述弹性薄膜包覆在所述支撑架的表面并用于阻挡进入通孔的流体。

6、一些实施例中，所述支撑架上设置有均匀分布并供流体进入的通孔，所述弹性薄膜固定在通孔内并用于阻挡进入通孔的流体。

7、一些实施例中，所述支撑架呈筒形状，所述通孔沿所述支撑架的轴向和周向排列分布。

8、一些实施例中，所述消声组件呈筒形状且数量为两个或多个，所述消声组件套装在一起且在所述腔体内同轴设置，直径从内到外依次变大。

9、一些实施例中，所述腔体内设置有径向定位所述消声组件的环形槽，所述消声组件的一端位于所述环形槽内。

10、一些实施例中，所述弹性薄膜为橡胶薄膜或尼龙薄膜。

11、一些实施例中，所述腔体远离腔颈的一端为开口端，所述腔体上设置有密闭开口端并用于轴向限位所述消声组件的弹性壁板。

12、一些实施例中，所述弹性壁板与所述消声组件之间设置有供流体通过的间隙。

13、一些实施例中，所述腔体通过紧固件连接有用于固定所述弹性壁板外边缘的压环，所述弹性壁板与压环之间以及弹性壁板与腔体之间均通过密封垫密封连接。

14、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

15、本申请实施例提供了一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，由于液体管道的外侧设置有密闭的腔体，液体管道的管壁开孔通过腔颈连通腔体，消声组件包括固定于腔体内的支撑架，支撑架上设置有随流体振动的弹性薄膜，因此，可以通过消声组件上设置的弹性薄膜，使得整个共振消声系统的共振频率由腔颈流体声阻抗与腔体及弹性薄膜的串联阻抗的耦合频率决定，其中腔体中的流体声阻抗基本可以忽略不计，主要是靠弹性薄膜的共振在腔体内产生压缩变形，从而为亥姆霍兹共振腔提供弹性耦合声阻抗。弹性薄膜的尺寸、材料、厚度、膜与膜之间的间距、孔隙率及阻尼等等相关因素均会影响所述的弹性耦合声阻抗，通过对上述参数的设计和调整优化，可以降低整个弹性多模态共振消声系统的共振消声频率，从而实现低频多模态共振消声，同时根据弹性薄膜的耦合振动，能够拓宽消声频带，实现低频宽带消声；在实现低频消声且消声系统小尺寸化的基础上，还可以通过布置消声频率不同的多个本申请的共振消声系统来提高整体的消声效果，拓宽消声频带，实现低频宽带消声。

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【技术保护点】

1.一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

3.如权利要求1所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

4.如权利要求2或3所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

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9.如权利要求8所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

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【技术特征摘要】

1.一种水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

3.如权利要求1所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

4.如权利要求2或3所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

5.如权利要求1所述的水下低频宽带弹性多模态共振消声系统，其特征在于：

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【专利技术属性】
技术研发人员：吕世金，刘莺莺，
申请(专利权)人：汉江国家实验室，
类型：新型
国别省市：