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专利号: 2015110184326
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 供热;炉灶;通风
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种S型耦合弯管消声降噪装置,包括上顶板、下底板、弧面a和弧面b分别作为侧面合围得到;上顶板与下底板相同;弧面a和弧面b相同;其特征在于,在所述上顶板、下底板、弧面a和弧面b都被划分为高噪音区、中噪音区和低噪音区;在所述高噪音区和中噪音区的位于弯头内的表面设置有厚度不同的消声材料。

2.如权利要求1所述的S型耦合弯管消声降噪装置,其特征在于,所述高噪声区的位于弯管内的表面设置的消声材料为聚氨酯橡胶。

3.如权利要求1所述的S型耦合弯管消声降噪装置,其特征在于,利用下式计算所述消声材料的厚度:式中,Hh为高噪音区聚氨酯橡胶涂抹的厚度,mm;δ为弯管壁厚,mm;Lmax-h为板面的最大声压级值,dB;Lh-m为划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值,dB;LP为高噪音区中任意点处的声压级,dB;γ1为高噪音区厚度常数系数,1≤γ1≤6;INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。

4.如权利要求1所述的S型耦合弯管消声降噪装置,其特征在于,所述中噪音区的位于弯管内的表面上设置的消声材料为树脂改性沥青。

5.如权利要求1或4所述的S型耦合弯管消声降噪装置,其特征在于,所述消声材料的厚度:式中,Hm为中噪音区树脂改性沥青涂抹的厚度,mm;δ为弯管壁厚,mm;Lh-m为划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值,dB;Lm-l为划分中噪音区和低噪音区的声压级阈值,dB;LP为中噪音区中任意点处的声压级,dB;γ2为中噪音区厚度常数系数,1≤γ2≤6;INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。

6.一种对S型耦合弯管的噪音处理方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:求解S型耦合弯管的连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组,确定S型耦合弯管稳态湍流速度场U(x,y,z)和压力场P(x,y,z);

步骤2:根据步骤1得到的S型耦合弯管稳态湍流速度场U(x,y,z)和压力场P(x,y,z),代入式1所示的声学脉动偏微分方程,然后对式1进行一阶迎风格式离散化,并利用高斯-赛德尔迭代求解离散化后的式1,得到声学脉动偏微分方程的流动分量ua(x,y,z)和Pa(x,y,z),进而得到紊流脉动动能k和紊流脉动动能的耗散率ε。

  (式1)

式中,t为时间,s;i和j为直角坐标系的方向分量;ρ为空气密度,kg/m3;ρa为板面上的空气密度,kg/m3;u'为脉动速度,m/s;P'为脉动压力,Pa;U为S型耦合弯管稳态湍流速度,m/s;

P为S型耦合弯管压力,Pa。

步骤3:根据步骤2求解得到的紊流脉动动能k和紊流脉动动能的耗散率ε,分别计算上底板、下底板以及弧面a、弧面b的声压级LP,从而得到上底板、下底板、弧面a和弧面b各自的声压级范围;

步骤4:根据步骤3得到的上底板、下底板以及弧面a、弧面b的声压级范围,分别计算得到各个板面的划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值Lh-m;同时计算得到内弧面、上顶板与下底板的划分中噪音区和低噪音区的声压级阈值Lm-l;将Lh-m在板面上对应的曲线作为板面的高噪声区包络曲线;将Lm-l在板面上对应的曲线作为板面的中噪声区包络曲线;

步骤5:分别在步骤4得到的各板面上的中低噪声区包络曲线、高中噪声区包络曲线上取多个离散点,并获取这些离散点的坐标值;对中低噪声区包络曲线、高中噪声区包络曲线上的离散点的坐标值进行拟合,得到原始拟合曲线方程;然后采用通用全局优化法对原始拟合曲线方程进行处理,得到中低噪声区包络曲线、高中噪声区包络曲线对应的拟合曲线方程。

步骤6:将步骤5得到每个板面的每条拟合曲线方程作为板面上各噪音区的分界线,得到各板面的高噪音区、中噪音区和低噪音区。

步骤7:在步骤6得到的每个板面的高噪音区的位于弯管内的表面涂抹聚氨酯橡胶,在中噪音区的位于弯管内的表面涂抹树脂改性沥青。

7.如权利要求6所述的对S型耦合弯管的噪音处理方法,其特征在于,所述步骤3中,利用下式分别计算上底板、下底板以及弧面a、弧面b的声压级LP:式中:αε为缩尺常数,根据Sarkar&Hussaini各向同性湍流DNS模拟校准研究,取0.1;Pref为基准声功率,W/m3,α0为标准状况下的当地音速,m/s;ρ是空气密度,kg/m3。

8.如权利要求6所述的对S型耦合弯管的噪音处理方法,其特征在于,所述步骤4中,利用式3分别得到各个板面的划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值Lh-m,dB;同时利用式4得到内弧面、上顶板与下底板的划分中噪音区和低噪音区的声压级阈值Lm-l,dB;

  (式3)

  (式4)

式中,Lmax-h、Lmin-l分别为板面的最大声压级值和最小声压级值,dB;α、β为区域划分常数,β/α越大,划分的高噪声区范围越大,低噪音区范围越小,需要噪声处理的区域范围就越大,弯头消声效果越好,但是消声材料的增加产生的管道阻力会增大,费用也会相应增加。

经过试验验证,选取0.5<α≤1,1≤β≤2能够有效降低管道阻力,实现较佳的消声效果。

9.如权利要求6所述的对S型耦合弯管的噪音处理方法,其特征在于,所述步骤7中,在高噪音区涂抹聚氨酯橡胶的厚度根据式5确定:  (式5)

式中,Hh为高噪音区聚氨酯橡胶涂抹的厚度,mm;δ为S型耦合弯管壁厚,mm;Lmax-h为板面的最大声压级值,dB;Lh-m为划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值,dB;LP为高噪音区中任意点处的声压级,dB;γ1为高噪音区厚度常数系数1≤γ1≤6;INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。

10.如权利要求6所述的对S型耦合弯管的噪音处理方法,其特征在于,所述步骤7中,在中噪音区涂抹树脂改性沥青的厚度根据式6确定:  (式6)

式中,Hm为中噪音区树脂改性沥青涂抹的厚度,mm;δ为弯管壁厚,mm;Lh-m为划分高噪音区和中噪音区的声压级阈值,dB;Lm-l为划分中噪音区和低噪音区的声压级阈值,dB;LP为中噪音区中任意点处的声压级,dB;γ2为中噪音区厚度常数系数,1≤γ2≤6;INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。