【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管路噪声治理新材料、新，具体是一种新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，有望应用于现代化工、船舰、航空航天、海洋和核工业等领域中的输液管路系统的噪声控制领域。
技术介绍
1、输液管路系统广泛应用于工业、舰船、航空航天、海洋和核工业等领域之中，主要用于承载流体的传播，以传递能量、动量和质量，广泛应用于舰艇、飞机、火箭、轨道交通等装备中。流体在管路系统中流动会产生压力波脉动，与管壁结构振动容易方式相互耦合作用，进而产生强烈的噪声。
2、海水管路系统噪声主要可分为管壁结构振动噪声和管内流体噪声，其中，在管口总辐射噪声中，管路流噪声影响最大，其在管内流体介质中传播补给你衰减小而且传播距离远。对于海水管路系统噪声进行控制的基本途径一般是从噪声源的控制和噪声传播途径控制入手。对于流噪声控制，噪声源控制往往是设计和采用低噪声泵、低噪声阀门等，然而，由于离心泵本身的结构特性、阀门等控制元件功能特点，其往往仅能在一定程度上减小，不可能完全消除，而且机械、船舶等工况多变，泵、阀门等突然启闭而引起的噪声难以避免。而在流噪声传播路径上对其进行控制则变得十分可行，最常见措施便是安装消声器单元。然而，现有管路消声器或是低频消声频带过窄(如共振式消声器虽然可以在较低频带内对流噪声进行衰减抑制，但其消声频带窄)，或是消声频率过高(如扩张式消声器虽然在中高频呢消声效果显著，但其低频消声效果受空间限制，效果有限)，仍难以满足海水管路系统噪声的低频宽带控制要求。此外，随着航天航天、远洋航海等领域的高速发展，流体动力技术向高压、轻质、大流量
技术实现思路
1、针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，将声学/力学超材料超常物理效应引入到结构的减振降噪设计中，从而有效解决如何在高耐压、小尺寸条件下实现装备中管路系统低频宽带消声器系统一体化设计的问题，为广泛应用于航空航海工程、机械工程等重大领域中的管路系统多功能一体化设计提供具有良好应用前景的解决方案。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，包括管路结构的扩张段、基础段与过渡段；
3、所述扩张段的两端分别通过所述过渡段连接有所述基础段，所述扩张段的内径大于所述基础段的外径；
4、所述扩张段包括至少一个环形结构的超材料基环，当所述扩张段上超材料基环的数量为两个以上时，各所述超材料基环沿轴向依次相连；
5、所述超材料基环包括若干沿环向依次相连的各向异性超构壳单元，所述各向异性超构壳单元包括刚性支撑骨架与柔性支撑材料；
6、所述刚性支撑骨架上具有至少一个孔洞，相邻的两所述各向异性超构壳单元的所述刚性支撑骨架相连，所述柔性支撑材料填充在所述刚性支撑骨架的孔洞上以及相邻两所述刚性支撑骨架之间。
7、在其中一个实施例，所述扩张段的内径至少为所述基础段外径的1.1倍。
8、在其中一个实施例，所述刚性支撑骨架所用材料的弹性模量高于所述柔性支撑材料至少一个数量级。
9、在其中一个实施例，所述柔性支撑材料由单一材料制成，或所述柔性支撑材料由两种以上的材料混合制成。
10、在其中一个实施例，所述柔性支撑材料在所述扩张段的外壁部分覆盖所述刚性支撑骨架；和/或
11、所述柔性支撑材料在所述扩张段的内壁部分覆盖所述刚性支撑骨架。
12、在其中一个实施例，所述扩张段的外壁和/或内壁上铺设有功能层，以用于减振、吸声和/或隔热。
13、在其中一个实施例，所述基础段由均匀管路组成；或
14、所述基础段为超材料管路，所述超材料管路在轴向上包括至少有一个所述超材料基环；或
15、所述基础段的一部分为均匀管路，另一部分为超材料管路，所述均匀管路与所述超材料管路交错分布。
16、在其中一个实施例，所述过渡段由均匀管路组成；或
17、所述过渡段为超材料管路，所述超材料管路在轴向上包括至少有一个所述超材料基环；或
18、所述过渡段的一部分为均匀管路，另一部分为超材料管路，所述均匀管路与所述超材料管路交错分布。
19、在其中一个实施例，所述扩张段的数量为多个，且相邻的两所述扩张段之间具有一所述基础段；
20、各所述扩张段的内径相同或不同，各所述扩张段的外径相同或不同，各所述扩张段的轴向长度相同或不同；
21、各所述基础段的内径相同或不同，各所述基础段的外径相同或不同，各所述基础段的轴向长度相同或不同。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
23、1.本专利技术中管路消声器系统的各向异性超构壳单元通过刚性支撑骨架和柔性支撑材料组合而成，其力学特性可由刚性支撑骨架决定或提供，而刚性支撑骨架的灵活设计可使管路消声器系统呈现完全不同的静/动力学特性，例如，管路消声器系统经由特殊设计的刚性骨架和柔性支撑材料组合而成，其可在轴向上表现为“低刚度”属性，而在径向和周向呈现“高刚度”特性；与传统管路消声器相比，本专利技术在静力学和动力学特性设计方面更加灵活，可满足不同工况下的消声器设计需求；
24、2.传统管路消声器相关研究虽已针对噪声控制提出一定的解决方案，但大多仅考虑管路系统的动力学性能，对于复杂的工程环境所要求的轻质、耐压等多功能属性往往难以满足，并不适用于现有高速重载等的复杂应用场景；本专利技术所设计的新型管路消声器系统，其基于抗性消声器原理和模态耦合机制，介质中的声波在消声器的突变界面处发生复杂的声波散射，使其声能被有效反射；此外，本专利技术所设计的管路消声器系统，其可增强管路中介质与管壁材料(即各向异性超构壳单元)的耦合作用，从而进一步增强管路系统的消声效果；相较于传统管路消声器，可实现在较小尺寸下获得高效的超低频消声效果，为管路系统消声器设计及噪声控制提供了全新的设计思路；
25、3.本专利技术中的管路消声器系统，整体结构简单、便于加工且易于模块化组装应用，同时结构设计空间充足、可调参数多可结合拓扑优化等技术，实现根据工程环境需要与目标频段需求进行快速设计与调整。
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1.一种新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，包括管路结构的扩张段、基础段与过渡段；
2.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述扩张段的内径至少为所述基础段外径的1.1倍。
3.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述刚性支撑骨架所用材料的弹性模量高于所述柔性支撑材料至少一个数量级。
4.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述柔性支撑材料由单一材料制成，或所述柔性支撑材料由两种以上的材料混合制成。
5.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述柔性支撑材料在所述扩张段的外壁部分覆盖所述刚性支撑骨架；和/或
6.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述扩张段的外壁和/或内壁上铺设有功能层，以用于减振、吸声和/或隔热。
7.根据权利要求1至5任一项所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述基础段由均匀
8.根据权利要求1至5任一项所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述过渡段由均匀管路组成；或
9.根据权利要求1至5任一项所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述扩张段的数量为多个，且相邻的两所述扩张段之间具有一所述基础段；
...【技术特征摘要】
1.一种新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，包括管路结构的扩张段、基础段与过渡段；
2.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述扩张段的内径至少为所述基础段外径的1.1倍。
3.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述刚性支撑骨架所用材料的弹性模量高于所述柔性支撑材料至少一个数量级。
4.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于，所述柔性支撑材料由单一材料制成，或所述柔性支撑材料由两种以上的材料混合制成。
5.根据权利要求1所述的新型轻质耐压多功能超材料管路消声器系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：郁殿龙，贾琪，韩东海，胡洋华，方鑫，赵宏刚，温激鸿，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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