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专利号: 2015110184542
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: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
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:

1.一种消声降噪燕尾三通弯头,包括入口、内弧面a、下底板a、出口、外弧面a、上顶板a、上顶板b、外弧面b、法兰、下底板b和内弧面b;由内弧面a、下底板a、外弧面a、上顶板a合围组成第一矩形弯管,由上顶板b、外弧面b、下底板b和内弧面b组成第二矩形弯管,第一矩形弯管和第二矩形弯管的一端固连;其特征在于,所述上顶板a、上顶板b、下底板a、下底板b、内弧面a、内弧面b、外弧面a和外弧面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所述的消声降噪燕尾三通弯头,其特征在于,所述高噪声区的位于弯头内的表面设置的消声材料为聚氨酯橡胶。

3.如权利要求1或2所述的消声降噪燕尾三通弯头,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所述的消声降噪燕尾三通弯头,其特征在于,所述中噪音区的位于弯头内的表面设置的消声材料为树脂改性沥青。

5.如权利要求1或4所述的消声降噪燕尾三通弯头,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。

6.一种对燕尾三通弯头的噪音处理方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:对于常见的燕尾三通弯头,求解其连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组,确定燕尾三通弯头稳态湍流速度场U(x,y,z)和压力场P(x,y,z);

步骤2:根据步骤1得到的燕尾三通弯头稳态湍流速度场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为燕尾三通弯头稳态湍流速度,m/s;P为燕尾三通弯头压力,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,分别计算内弧面、上顶板与下底板的声压级LP,从而得到内弧面、上顶板与下底板各自的声压级范围;

步骤4:根据步骤3得到的内弧面、上顶板与下底板的声压级范围,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头内的表面涂抹聚氨酯橡胶,在中噪音区的位于弯头内的表面涂抹树脂改性沥青。

7.如权利要求6所述的对燕尾三通弯头的噪音处理方法,其特征在于,所述步骤3中,利用式2分别计算内弧面、上顶板与下底板的声压级LP,  (式2)

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所述的对燕尾三通弯头的噪音处理方法,其特征在于,所述步骤4中,分别利用式3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,dB;同时利用式4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,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,0.5<α≤1,1≤β≤2;其中,板面是指上顶板a6、上顶板b7、下底板a3、下底板b10、内弧面a2、内弧面b11、外弧面a5或外弧面b8。

9.如权利要求6所述的对燕尾三通弯头的噪音处理方法,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所述的对燕尾三通弯头的噪音处理方法,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。

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