一种S型耦合弯管消声降噪装置及其消声降噪处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种S型耦合弯管消声降噪装置及其消声降噪处理方法，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；在所述上顶板、下底板、弧面a和弧面b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管内的表面设置有厚度不同的消声材料。本发明专利技术的各部位的消声材料以及厚度不相同，可有效减小噪声量，并且节约消声材料使用量，降低弯头的造价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通风空调领域，具体涉及一种耦合弯管，特别是一种S型耦合弯管消声降噪装置及其消声降噪方法。
技术介绍
噪声是室内环境品质的影响因素之一，噪声会对人员工作效率产生影响，尤其对精密加工工人或者脑力劳动者的影响更为明显：它会分散人的注意力甚至损害人体健康。在通风空调系统中，气流在风管弯头内流动时会产生再生噪声，风速越大再生噪声越大。噪声通过风管传播，在风管弯头处产生的噪声位于通风空调系统的消声器后面，消声器无能为力。因此，通风空调系统中弯管噪声控制成为建筑内噪声控制的一个十分关键的问题。目前，控制弯管噪声主要有两种方式：一种方法是在通风空调设计中将主风管的流速控制在8m/s内，以减轻气流与管道之间的摩擦以及气流激发的管壁振动产生的噪声。但是，在流体输送管路中，S型耦合弯管是非常常见的改变流体流向的管件。由于流体的转弯，出现了从曲率中心向弯管外弧面的离心力，这就使得流体从管道的直管道过渡到弯曲管段时，外弧面压力增大而内弧面的压力降低。所以，在外弧面处流体的流速减小，而内弧面处流体的流速相应地增大，很容易在某些部位产生大于8m/s的流速，在室内产生难以消除的噪声，从而影响室内人员的身心健康。另一种方法是在管道内部全部应用消声材料铺设进行消声，这样不仅导致管道内阻力变得很大，需要的能量消耗增大，送风风机等设备也要选去较大型号，增大初投资费用和安装难度。而且当前具有集中通风空调的建筑内风管面积都很大，需要使用大量的消声材料，费用不菲。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种S型耦合弯管消声降噪装置。本专利技术的各部位的消声材料以及厚度不相同，可有效减小噪声量，并且节约消声材料使用量，降低弯头的造价。为实现上述技术任务，本专利技术采用下述技术方案予以实现：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；在所述上顶板、下底板、弧面a和弧面b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管内的表面设置有厚度不同的消声材料。进一步的，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。进一步的，利用下式计算所述消声材料的厚度：Hh=γ1×δ×INT[LpLh-m×Lmax-hLh-m]]]>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。进一步的，所述中噪音区的位于弯管内的表面设置的消声材料为树脂改性沥青。进一步的，所述消声材料的厚度：Hm=γ2×δ×INT[LpLm-l×Lh-mLm-l]]]>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。本专利技术的另一目的在于提供一种对S型耦合弯管的噪音处理方法，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。∂uai∂t+Uj∂uai∂xj+uai∂Ui∂xj+1ρ∂Pa∂xi-ρaρ2∂P∂xi=-Uj∂u′i∂xj-u′j∂Ui∂xj-u′j∂u′i∂xj-1ρ∂P′∂xi-∂u′i∂t]]>(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。进一步的，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：LP=10log[αϵρϵ(2k)52Prefα05]]]>式中：αε为缩尺常数，根据Sarkar&Hussai本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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：
Hh=γ1×δ×INT[LpLh-m×Lmax-hLh-m]]]>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：
Hm=γ2×δ×INT[LpLm-l×Lh-mLm-l]]]>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。
∂uai∂t+Uj∂uai∂xj+uai∂Ui∂xj+1ρ∂Pa∂xi-ρaρ2∂P∂xi=-Uj∂u′i∂xj-u′j∂Ui∂xj-u′j∂u′i∂xj-1ρ∂P′∂xi-∂u′i∂t]]>(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
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安桂，杨长青，高小攀，高然，苟立，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61