(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210895841.8 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明南路42 2号 (72)发明人 刘志荣　何星宇　张焕彬　温潍齐　 吴昊　王舒　庄启彬　朱睿　 (74)专利代理 机构 厦门原创专利事务所(普通 合伙) 35101 专利代理师 王桂婷 (51)Int.Cl. F02K 1/44(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 113/14(2020.01) G06F 119/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种降低水下排气噪声喷管的设计方法及 收缩式波瓣喷管 (57)摘要 本发明公开了一种降低水下排气噪声喷管 的设计方法及收缩式波瓣喷管。 所述方法包括： 波瓣喷管段及收缩段参数选择； 建立波瓣喷管结 构物理模型； 建立物理学假设并仿真； 确定最终 喷管参数； 水下装备的排气过程属于浸没式排 气； 排气噪声包含排气管路内的上游噪声和排气 管外的下游噪声； 排气管路内的消声结构可以有 效抑制上游噪声， 但难以作用于管外的下游噪 声； 而下游噪声恰恰又是幅值最强的部分， 不采 取针对性措施对 下游噪声进行抑制， 总声压级难 以降低； 本发 明通过数值模拟和实验的手段对管 口流动、 管内压力脉动以及排气噪声的影响进行 分析； 对波瓣喷管的降噪机理进行分析， 设计出 一种降低水下排气噪声喷管， 为水下装备排气降 噪的工程设计提供参 考。 权利要求书1页 说明书10页 附图9页 CN 115199434 A 2022.10.18 CN 115199434 A 1.一种降低水 下排气噪声喷管的设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 波瓣喷管 段及收缩段参数选择； 依据所述波瓣喷管 段及收缩段参数， 建立波瓣喷管 结构物理模型； 依据所述波瓣喷管 结构物理模型， 建立物理学假设并仿真； 依据所述仿真结果， 确定最终喷管参数。 2.如权利要求1所述的一种降低水 下排气噪声喷管的设计方法， 其特 征在于， 所述波瓣喷管 段及收缩段参数选择包括如下步骤： 确定波瓣喷管 段参数及收缩段参数； 基于确定的参数， 确定波瓣喷管 段长度及收缩段长度。 3.如权利要求2所述的一种降低水 下排气噪声喷管的设计方法， 其特 征在于， 所述波瓣喷管段参数包括喷管长度、 喷管直径、 波瓣个数、 波瓣宽度、 波瓣高度、 内外扩 张角； 所述收缩段参数包括收缩段长度、 入口直径、 出口直径。 4.如权利要求1所述的一种降低水 下排气噪声喷管的设计方法， 其特 征在于， 所述波瓣喷管 段及收缩段参数选择之后还 包括： 基于收缩段参数仿真确定最佳收缩曲线。 5.一种收缩式波瓣喷管， 其特 征在于， 所述波瓣喷管包括波瓣段和收缩段； 所述波瓣段为圆柱状， 波瓣段一端向外扩散形成若干波瓣， 波瓣段另一端与收缩段连 接； 所述收缩段为扩散管状， 不与波瓣段 连接的一端向外扩散形成喇叭状； 所述波瓣段和收缩段组合形成拉瓦尔喷管状的喷管。 6.如权利要求5所述的一种收缩式波瓣喷管， 其特征在于， 所述波瓣段波瓣个数为偶数 个， 且波瓣的分布包括均布式； 所述波瓣的扩张角为10 ° ‑20°。 7.如权利要求5所述的一种收缩式波瓣喷管， 其特征在于， 所述波瓣高度及波瓣宽度比 为2‑4.5。 8.如权利要求5所述的一种收缩式波瓣喷管， 其特征在于， 所述收缩段喇叭状一端为出 口端； 所述收缩段与波瓣段一端为入口端； 所述出口端的直径为入口端直径的1 ‑2倍。 9.如权利要求5所述的一种收缩式波瓣喷管， 其特征在于， 所述收缩段向外扩散幅度通 过收缩曲线确认； 所述收缩曲线包括： 维氏曲线、 五次曲线、 双三次曲线。 10.如权利要求5所述的一种收缩式波瓣喷管， 其特征在于， 所述波瓣段与所述收缩段 连接处设有 整流器； 所述整流器包括蜂窝、 导 流片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115199434 A 2一种降低水下 排气噪声喷管的设计方 法及收缩式波瓣喷管 技术领域 [0001]本发明涉及水下排气技术领域， 尤其涉及一种降低水下排气 噪声喷管的设  计方 法及收缩式波瓣喷管。 背景技术 [0002]水下排气过程广泛存在于水下航行过程中， 该过程往往会产生较强的排气  噪声， 随着水下装备的不断发展， 对噪声控制的要求也越来越高， 如何降低水  下噪声成为 急需解 决的问题。 在现有的技术途径中， 降低水下装备排气噪声的  方法主要 是一种水下排气降噪 装置， 但是类似的水下降噪装置往往体积较大，  结构复杂， 造价较高， 实际应用范围受限。 如图14为现有水 下排气降噪装置爆  炸图。 [0003]在现有的公开报道中， 降低水下装备排气噪声的主要方法是在排气管内安  装消 声结构。 由于排气管内主要 是单相的气 体流动， 因此在消声 结构的设计上  可以借鉴单相排 气消声器的设计理论。 然而， 水下装备 的排气过程属于浸没式  排气。 浸没式排气噪声包含 了排气管路内的上游噪声(单相排气噪声)和排气  管外的下游噪声(气泡噪声和边界噪 声)。 排气管路内的消声 结构可以有效抑制  上游噪声， 但难以作用于管外的下游噪声。 而 下 游噪声恰恰又是幅值最 强的部 分， 不采取针对性措施对下游噪声进 行抑制， 总声压级仍然 难以降低。 因此申  请人提出一种降低水 下排气噪声喷管的设计方法及收缩式波瓣喷管。 发明内容 [0004]有鉴于此， 本发明一方面的目的在于提出一种降低水下排气 噪声喷管的设  计方 法， 通过数值模拟和实验的手段对管口流动、 管内压力脉动以及排气噪声  的影响进行分 析； 在此基础上， 对波瓣喷管的降噪机理进 行分析， 设计出一种  降低水下排气噪声喷管， 为 水下装备排气降噪的工程设计提供参考。 本发明另  一方面的目的在于提出一种收缩式波 瓣喷管， 能够增强流动的连续性， 缓解颈  缩现象导致的压力骤升， 在中低频段具有良好的 降噪作用， 对10 ‑4600Hz的总 声压级具有3.3－8.6dB的降噪效果。 [0005]根据本发明的一个方面， 提供一种降低水下排气噪声喷管的设计方法， 通  过数值 模拟和实验的手段对管口流动、 管内压力脉动以及排气噪声的影响进行  分析； 在此基础 上， 对波瓣喷管 的降噪机理进行分析， 设计出一种降低水下排  气噪声喷管， 为水下装备排 气降噪的工程设计提供参 考。 所述喷管包括波瓣喷  管段及收缩段； 所述方法包括： [0006]波瓣喷管 段及收缩段参数选择； [0007]依据所述波瓣喷管 段及收缩段参数， 建立波瓣喷管 结构物理模型； [0008]依据所述波瓣喷管 结构物理模型， 建立物理学假设并仿真； [0009]依据所述仿真结果， 确定最终喷管参数。 [0010]根据本发明的另一个方面， 又提供一种收缩式波瓣喷管； 所述波瓣喷管包  括波瓣 段和收缩段； [0011]所述波瓣段为圆柱状， 波瓣段一端向外扩散形成若干波瓣， 波瓣段另一端  与收缩说　明　书 1/10 页 3 CN 115199434 A 3