用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法，管路结构包括：若干个串联连接的减振降噪管路原胞；所述减振降噪管路原胞包括：依次连接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件单元，位于第二接管的部分外壁上且围绕第二接管设置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减；所述第二接管呈直管状；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的内径递减。所述用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构具有良好的低频、宽带减振消声功能。宽带减振消声功能。宽带减振消声功能。

【技术实现步骤摘要】
用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法


[0001]本专利技术属于管路降噪及力学超构材料领域，尤其涉及一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法。

技术介绍

[0002]充液管路系统广泛应用于航空航天、船舶、高铁、汽车等装备中，充液管路系统在正常工作运行时，流体和管路结构会产生流固耦合作用：即流体在管路结构内循环流动产生的压力脉动和速度脉动会引发管路结构的管壁振动，进而产生噪声，同时管壁的振动会导致管内流体形态发生改变。流固耦合管路系统的振动与噪声问题十分严重，据统计，在现实工业生产中，充液管路系统中75％以上管路接头损坏或者管路破裂是由流固耦合作用引起的振动与噪声问题所致，这一问题在船舶的充液管路系统和飞机的液压管路系统中显得更为突出。各国科研人员对该问题给予了广泛关注，控制流固耦合管路系统的振动与噪声问题的措施主要有：在管壁外敷设粘弹性阻尼材料、在管路和支座间安装阻尼器或减振层、在管路系统中安装消声弯头及水消声器、以及主动控制技术等，这些方法对中高频噪声能够产生较好的效果。
[0003]然而，由于船舶、飞机等运载装备管路系统的辐射噪声主要以低频噪声为主，而且受装备结构形式以及空间尺寸、附加质量的限制，上述噪声控制措施在运载装备输流管路系统难以取得良好的减振降噪效果，并且上述措施的减振降噪带宽通常不够宽，迫切需要新的运载装备管路系统控制噪声。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中难以实现低频宽带减振消声功能的问题，从而提供一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构及制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，包括：若干个串联连接的减振降噪管路原胞；所述减振降噪管路原胞包括：依次连接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件单元，位于第二接管的部分外壁上且围绕第二接管设置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减；所述第二接管呈直管状；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的内径递减。
[0006]可选的，所述振子件单元包括：振子刚性件和振子质量件，所述振子刚性件位于第二接管的部分外壁表面且围绕第二接管，所述振子质量件位于所述振子刚性件背向所述第二接管一侧的表面。
[0007]可选的，所述振子刚性件的材料包括硅胶、橡胶或软质塑料；所述振子质量件的材料包括钢、铝、铜、有机玻璃、PVC、或木材。
[0008]可选的，所述振子刚性件的内径与所述第二接管的外径相同，所述振子刚性件的内径为35mm～100mm，所述振子刚性件的厚度为2.5mm～10.5mm；所述振子质量件的内径与所述振子刚性件的外径相同；所述振子质量件的厚度为2.0mm～6.5mm。
[0009]可选的，所述振子刚性件的内表面与第二接管的外壁之间的接触连接形式为离散接触连接；沿着第二接管的周向方向设置有若干个间隔的振子刚性件。
[0010]可选的，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为方形、圆形、三角形、圆环形、三角环形、或回环形。
[0011]可选的，所述振子刚性件的内表面与第二接管的外壁之间的接触连接形式为连续接触连接。
[0012]可选的，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为圆环形、三角环形、或回环形。
[0013]可选的，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的和所述振子质量件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状相同。
[0014]可选的，所述振子件单元可以为单振子结构；或者，所述振子件单元的数量为若干个，若干个振子件单元沿垂直于振子刚性件与振子质量件的接触面的法向方向排布；或者，所述振子件单元的数量为若干个，若干个振子件单元沿第二接管的轴向方向排布。
[0015]可选的，设置在第二接管的部分外壁上且分别位于所述振子件单元两侧的第一支撑壳体和第二支撑壳体。
[0016]可选的，第一支撑壳体平行于第一支撑壳体的内径方向上的截面形状、第二支撑壳体在平行于第二支撑壳体的内径方向上的截面形状、以及第二接管在平行于第二接管的内径方向上的截面形状相同。
[0017]可选的，所述第一支撑壳体的材料包括钢、铁、铝、铜、碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料；所述第二支撑壳体的材料包括钢、铁、铝、铜、碳纤维复合材料、或者芳纶纤维复合材料。
[0018]可选的，所述第一接管在平行于第一接管的内径方向上的截面形状、第二接管在平行于第二接管的内径方向上的截面形状、以及第三接管在平行于第三接管的内径方向上的截面形状相同。
[0019]可选的，所述第一接管在平行于第一接管的内径方向上的截面形状为圆环形、回环形、或三角环形；所述第二接管在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为圆环形、回环形、或三角环形；所述第三接管在平行于第三接管的内径方向上的截面形状为圆环形、回环形、或三角环形。
[0020]可选的，所述第一接管、第二接管和第三接管的管路内适于填充流体；所述第一接管和第三接管均为刚性管；所述第二接管为柔性管，第二接管与填充在第二接管内的流体充分耦合。
[0021]本专利技术还提供一种减振消声的流固耦合力学超材料管路结构的制备方法，包括：制备若干个减振降噪管路原胞；将若干个减振降噪管路原胞串联连接在一起；制备减振降噪管路原胞的步骤包括：制备第一接管、第二接管和第三接管；制备振子件单元；将振子件单元固定安装在第二接管的外壁上；将第一接管与第二接管的一端连接，将第三接管与第二接管的另一端连接，自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减，自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的内径递减。
[0022]可选的，制备减振降噪管路原胞的步骤还包括：制备第一支撑壳体和第二支撑壳体；将第一接管与第二接管的一端连接，将第三接管与第二接管的另一端连接之前，将第一
支撑壳体固定安装在振子件单元一侧的第二接管的部分外壁上；将第二支撑壳体固定安装在振子件单元另一侧的第二接管的部分外壁上。
[0023]可选的，制备振子件单元的步骤包括：制备振子刚性件；制备振子质量件；将振子刚性件与振子质量件固定连接构成振子件单元。
[0024]可选的，若干个减振降噪管路原胞包括第一个减振降噪管路原胞至第N个减振降噪管路原胞，N为大于等于2的整数；将若干个减振降噪管路原胞串联连接在一起的步骤包括：将第k个减振降噪管路原胞中第三接管3背向第二接管2的一端的端口与第k+1个减振降噪管路原胞中第一接管背向第二接管的一端的端口连接，k为大于等于1且小于等于N的整数。
[0025]本专利技术技术方案具有以下益效果：
[0026]1.本专利技术技术方案提供的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构中，包括若干个串联连接的减振降噪管路原胞；减振降噪管路原胞包括依次连接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件单元，位于第二接管的部分外壁上且围绕第二接管设置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减；所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，包括：若干个串联连接的减振降噪管路原胞；所述减振降噪管路原胞包括：依次连接的第一接管、第二接管和第三接管；振子件单元，位于第二接管的部分外壁上且围绕第二接管设置；自第一接管至第二接管的方向上，所述第一接管的内径递减；所述第二接管呈直管状；自第三接管至第二接管的方向上，所述第三接管的内径递减。2.根据权利要求1所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子件单元包括：振子刚性件和振子质量件，所述振子刚性件位于第二接管的部分外壁表面且围绕第二接管，所述振子质量件位于所述振子刚性件背向所述第二接管一侧的表面。3.根据权利要求2所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件的材料包括硅胶、橡胶或软质塑料；所述振子质量件的材料包括钢、铝、铜、有机玻璃、PVC、或木材。4.根据权利要求2所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件的内径与所述第二接管的外径相同，所述振子刚性件的内径为35mm～100mm，所述振子刚性件的厚度为2.5mm～10.5mm；所述振子质量件的内径与所述振子刚性件的外径相同；所述振子质量件的厚度为2.0mm～6.5mm。5.根据权利要求2所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件的内表面与第二接管的外壁之间的接触连接形式为离散接触连接；沿着第二接管的周向方向设置有若干个间隔的振子刚性件。6.根据权利要求5所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为方形、圆形、三角形、圆环形、三角环形、或回环形。7.根据权利要求2所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件的内表面与第二接管的外壁之间的接触连接形式为连续接触连接。8.根据权利要求7所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状为圆环形、三角环形、或回环形。9.根据权利要求2所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子刚性件在平行于第二接管的内径方向上的和所述振子质量件在平行于第二接管的内径方向上的截面形状相同。10.根据权利要求1所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，所述振子件单元为单振子结构；或者，所述振子件单元的数量为若干个，若干个振子件单元沿垂直于振子刚性件与振子质量件的接触面的法向方向排布；或者，所述振子件单元的数量为若干个，若干个振子件单元沿第二接管的轴向方向排布。
11.根据权利要求1所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，还包括：设置在第二接管的部分外壁上且分别位于所述振子件单元两侧的第一支撑壳体和第二支撑壳体。12.根据权利要求11所述的用于减振消声的流固耦合力学超材料管路结构，其特征在于，第一支撑壳体平行于第一支撑壳体的内径方向上的截面形状、第二支撑壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁殿龙，胡洋华，刘江伟，温激鸿，张振方，胡兵，
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：