本發(fā)明涉及一種風(fēng)道系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于漸變降噪仿生流線型風(fēng)道。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的提高,對設(shè)備噪聲的要求越來越高,設(shè)備噪聲不但成為產(chǎn)品市場準(zhǔn)入的一大條件,而且成為產(chǎn)品競爭差異的一個(gè)重要因素；同時(shí)由于設(shè)備不斷的要求小型化,對空間的限制越來越嚴(yán)格,進(jìn)而相關(guān)的外部降噪措施由于沒有空間而越來難以實(shí)施，另外,鑒于一個(gè)系統(tǒng)的噪聲主要由噪聲較高的部位來決定,因此針對設(shè)備噪聲較高的部分進(jìn)行降噪處理將是一個(gè)非常有效的方法，故如何利用現(xiàn)有空間并有效的控制噪聲是一個(gè)難點(diǎn)和瓶頸點(diǎn)。

目前降噪仿生流線型風(fēng)道在國內(nèi)沒有成熟產(chǎn)品。例如專利號為201510035602.5的一種帶有流線型導(dǎo)流模塊的煙道彎頭,雖然利用流線型導(dǎo)流模塊,使煙道內(nèi)部流場更加均勻,壓力損失小,達(dá)到一定節(jié)能降噪的效果,但顯然仿生降噪技術(shù)的潛力并沒有得到應(yīng)用和發(fā)揮，利用魚類表皮的微溝槽結(jié)構(gòu)和外表面二次反射吸收聲波的原理無疑可以進(jìn)一步更好的降噪。治理風(fēng)機(jī)噪聲大多采用消聲筒設(shè)備,但使用過程中,塵土容易堵塞筒內(nèi)消聲道微孔,使消聲部件蒙上灰塵,致使其消聲效果不佳,難以達(dá)到環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備噪聲標(biāo)準(zhǔn),損害操作工人的身體健康,影響居民的正常生活，而且阻力較大；例如名稱為一種土建風(fēng)道組合式消聲器的中國專利201120505188,利用吸聲材料構(gòu)成的消聲元件來降噪，雖然能靈活的調(diào)整安裝，但無疑減小了流通截面積，增加了阻力，使得氣流速度減小，影響各類風(fēng)機(jī)的效率,浪費(fèi)電力資源。目前市場上還有吸聲隔聲室、吸聲隔聲罩等降噪設(shè)備，覆蓋在風(fēng)道噪聲強(qiáng)的地方，用來減少噪聲。例如名稱為一種適用于經(jīng)常需要檢修的風(fēng)機(jī)隔聲罩的專利201520052279.8，該隔聲罩雖然克服了對風(fēng)機(jī)維修、監(jiān)視、管路布置等帶來不便，但這種降噪設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能從根源上降低噪聲，使用安裝不方便，給使用者帶來負(fù)擔(dān)，并且外置式降噪設(shè)備性能不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種漸變降噪仿生流線型風(fēng)道系統(tǒng)，具有安全可靠、使用便捷的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

一種漸變降噪仿生流線型風(fēng)道,包括由吸聲材料制成的圓環(huán)形管狀殼體，所述殼體內(nèi)部風(fēng)道沿軸向方向設(shè)有一條流線形通道,所述流線形通道的內(nèi)表面曲面輪廓采用流線形魚類的仿生設(shè)計(jì)，且所述流線形通道的內(nèi)表面設(shè)置有降噪層，所述殼體的兩端分別為入風(fēng)口和出風(fēng)口。

進(jìn)一步地，所述流線形通道的內(nèi)表面曲面輪廓的形狀確定如下：首先利用逆向工程技術(shù)對流線形魚類的照片進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，使其背部輪廓更加鮮明；然后利用逆向工程技術(shù)截取照片中魚背部的流線型輪廓線，處理修飾細(xì)節(jié)之后，把獲得的輪廓線等分為若干段，并且記錄每一個(gè)點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)；對所述輪廓線進(jìn)行三次樣條插值，得到該輪廓線的曲線和函數(shù)表達(dá)式；最后以得到的曲線為母線，以管徑為半徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可得到所述風(fēng)道的內(nèi)表面曲面輪廓。

進(jìn)一步地，所述的流線形魚類為鯊魚。

進(jìn)一步地，所述吸聲材料為聚氨酯泡沫塑料。

進(jìn)一步地，所述的降噪層為貼附在所述流線形通道的內(nèi)表面的仿魚類表皮結(jié)構(gòu)的降噪膜。

進(jìn)一步地，所述降噪膜由仿造鯊魚皮表面的菱形織構(gòu)制成。

進(jìn)一步地，所述的降噪層為具有降噪作用的微溝槽結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述殼體外壁包覆有一層彈性膜。

進(jìn)一步地，所述彈性膜的材料為聚氨酷彈性體。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):

本發(fā)明的一種帶有仿生流線型導(dǎo)流模塊風(fēng)道,可以使風(fēng)道內(nèi)部流場更加均勻,壓力損失小,流線型導(dǎo)流模塊既起到了支撐風(fēng)道作用,同時(shí)兼顧了導(dǎo)流效果,采用流線型結(jié)構(gòu)，使得空氣流動(dòng)阻力小,同時(shí)，風(fēng)機(jī)出口的擴(kuò)壓管減小了風(fēng)機(jī)出口氣流的動(dòng)壓損失,降低了噪聲。利用魚類減阻降噪的表面結(jié)構(gòu)使風(fēng)道內(nèi)部流場更加均勻，較大限度降低構(gòu)件后面的渦流強(qiáng)度，提高了空氣的流通效率,達(dá)到節(jié)能降噪的效果。本發(fā)明實(shí)施例通過在待降噪風(fēng)扇的出風(fēng)口處設(shè)置通風(fēng)降噪裝置,針對待降噪風(fēng)扇為噪聲較高部分進(jìn)行定點(diǎn)降噪,從而有利于設(shè)備的小型化，具有體積小、安裝方便、降噪效果好等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為鯊魚皮的表面織構(gòu)電鏡示意圖；

圖3為在Solidworks里獲取的鯊魚背部輪廓線圖；

圖4為用MATLAB三次樣條插值構(gòu)造的流線型曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。

如圖1所示，一種漸變降噪仿生流線型風(fēng)道,包括由具有吸聲作用的聚氨酯泡沫塑料制成的圓環(huán)形管狀殼體2，所述殼體2外壁包覆有一層以聚氨酷彈性體為材料的彈性膜6，彈性膜6不但可以有效防止水份進(jìn)入多孔材料內(nèi)部而引起其降噪性能變差，而且使得一部分的聲波由于彈性膜6的反射而被泡沫塑料二次吸收，減少向外傳遞量，因而進(jìn)一步提高了材料的降噪效果，所述殼體2內(nèi)部風(fēng)道沿軸向方向設(shè)有一條流線形通道,所述流線形通道的內(nèi)表面曲面輪廓采用流線形鯊魚的仿生設(shè)計(jì)，即利用魚類表面減阻降噪的原理，仿鯊魚背部輪廓線設(shè)計(jì)出的一條流線形管道，所述流線形通道的內(nèi)表面設(shè)置有降噪層1，所述殼體2的兩端分別為入風(fēng)口4和出風(fēng)口5，入風(fēng)口4安裝在吹風(fēng)機(jī)的出口處，在出風(fēng)口5處用法蘭連接風(fēng)道的接管。

具體而言，本實(shí)施例中，所述流線形通道的內(nèi)表面曲面輪廓的形狀確定如下：

本發(fā)明利用逆向工程技術(shù)首先在Photoshop里對圖1的鯊魚照片進(jìn)行銳化和對比度等調(diào)節(jié)處理，使其背部輪廓更加鮮明；

然后在Solidworks里利用逆向工程技術(shù)截取鯊魚照片背部的流線型輪廓線，處理修飾細(xì)節(jié)之后，把獲得的輪廓線等分為24段，并且記錄每一個(gè)點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)，如圖3所示；

然后在MATLAB中進(jìn)行三次樣條插值，最后得到該輪廓線的曲線和函數(shù)表達(dá)式，如圖4所示，其中，本文引用的Matlab 的三次樣條函數(shù)構(gòu)造的通用程序來自論文《三次樣條插值函數(shù)的構(gòu)造與Matlab實(shí)現(xiàn)》,函數(shù)表達(dá)式具體如下：

在區(qū)間[0.000,30.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(1)=

-0.0002082901*t³ +0.0111887*t²+0.3428*t-3.538836/10¹⁶

在區(qū)間[30.000,60.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(2)=

0.0001017961*t³ -0.01671905*t²+1.180033*t-8.372326

在區(qū)間[60.000,90.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(3)=

-0.00002770913*t³+0.006591888*t²-0.2186238*t+19.6008

在區(qū)間[90.000,120.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(4)=

-0.0000009595782*t³-0.0006304905*t²+0.4313903*t+0.1003795

在區(qū)間[120.000,150.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(5)=

0.00001606596*t³ -0.006759684*t²+1.166894*t-29.31975

在區(qū)間[150.000,180.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(6)=

-0.00001930426*t³+0.009248971*t²-1.220596*t+90.05474

在區(qū)間[180.000,210.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(7)=

0.00001478071*t³-0.006591888*t²+2.092463*t-108.7288

在區(qū)間[210.000,240.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(8)=

-0.00000970748*t³+0.006178591*t²-1.147325*t+118.0563

在區(qū)間[240.000,270.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(9)=

0.000003789949*t³ -0.003539558*t²+1.185031*t-68.53213

在區(qū)間[270.000,300.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(10)=

-0.00001637824*t³ +0.01279668*t²-3.255752*t+328.4383

在區(qū)間[300.000,330.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(11)=

0.00001457487*t³-0.01506112*t²+5.131588*t-507.2957

在區(qū)間[330.000,360.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(12)=

0.000003634315*t³-0.004229975*t²+1.557308*t-114.1249

在區(qū)間[360.000,390.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(13)=

-0.000003741761*t³+0.003736187*t²-1.31051*t+230.0133

在區(qū)間[390.000,420.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(14)=

0.000006814209*t³-0.008614298*t²+3.506179*t-396.1563

在區(qū)間[420.000,450.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(15)=

-0.00000821878*t³+0.01032727*t²-4.449279*t+717.76078

在區(qū)間[450.000,480.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(16)=

0.00000546832*t³-0.008150316*t²+3.865634*t-529.6292

在區(qū)間[480.000,510.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(17)=

0.000004197353*t³ -0.006320125*t²+2.987143*t-389.0705

在區(qū)間[510.000,540.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(18)=

-0.000004368845*t³ +0.006786159*t²-3.697062*t+747.2443

在區(qū)間[540.000,570.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(19)=

-5.53079*t³/10⁸-0.0002017709*t²+0.07642015*t+68.01752

在區(qū)間[570.000,600.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(20)=

0.0000001826689*t³-0.0006087113*t²+0.3083761*t+23.94589

在區(qū)間[600.000,630.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(21)=

-0.000005304997*t³+0.009269088*t²-5.618303*t+1209.282

在區(qū)間[630.000,660.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(22)=

0.0000218151*t³-0.04198789*t²+26.67359*t-5572.017

在區(qū)間[660.000,690.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(23)=

-0.00005732577*t³+0.114711*t²-76.74769*t+17180.67

在區(qū)間[690.000,720.000]內(nèi)三次樣條函數(shù)S(24)=

0.0002541712*t³-0.5300878*t²+368.1635*t-85148.91。

最后以得到的曲線為母線，以管徑為半徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可得到所述風(fēng)道的內(nèi)表面曲面輪廓。

具體而言，所述的降噪層1為貼附在所述流線形通道的內(nèi)表面的仿魚類表皮結(jié)構(gòu)的降噪膜，所述降噪膜由仿造鯊魚皮表面的菱形織構(gòu)制成，降噪膜不但起到降噪作用，而且可以有效防止水份進(jìn)入聚氨酯多孔材料內(nèi)部而引起其降噪性能變差，當(dāng)然，根據(jù)需要，所述的降噪層1也可以采用具有降噪作用的微溝槽結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的基本思想是利用大白鯊減阻降噪的流線型結(jié)構(gòu)，在管道內(nèi)內(nèi)置魚類流線型導(dǎo)流通道，同時(shí)采用鯊魚表皮的仿生結(jié)構(gòu)，使得內(nèi)部空間形成一個(gè)與魚類構(gòu)造類似的區(qū)域，不僅保證空氣較為均勻的流過,同時(shí)起到了內(nèi)部支撐的作用，從而降低壓力損失和流動(dòng)不均,改善空氣流通效果最終達(dá)到減阻節(jié)能降噪的效果。

由于空氣處理機(jī)的吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要經(jīng)風(fēng)道入口傳入室內(nèi),在此處采取降噪措施,可達(dá)到較好的效果。本發(fā)明對吹風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)進(jìn)行研究,利用鯊魚流線型表皮結(jié)構(gòu)減阻降噪的優(yōu)點(diǎn)，提出在進(jìn)口處風(fēng)道設(shè)置流線型裝置等調(diào)整風(fēng)道結(jié)構(gòu)的措施,優(yōu)化風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng),減小流動(dòng)阻力,以改善設(shè)備性能；同時(shí)研究噪聲控制方法,在風(fēng)道入口設(shè)置流線型的吸聲材料風(fēng)道,進(jìn)一步減少傳入室內(nèi)的噪聲量。

自然界中生物為適應(yīng)自然環(huán)境和滿足生存需要，經(jīng)過億萬年的進(jìn)化，優(yōu)化出與生存環(huán)境高度適應(yīng)的最佳適應(yīng)性和獨(dú)特的功能特征，如鸮類具有獨(dú)特的消聲飛行能力。受到鯊魚表面微溝槽結(jié)構(gòu)的啟發(fā),NASA蘭利研究中心的Walsh等設(shè)計(jì)了多種溝槽結(jié)構(gòu),通過風(fēng)洞測試,最終發(fā)現(xiàn)V形溝槽具有良好的減阻效果,最高減阻率接近25%。我們知道模仿鯊魚皮設(shè)計(jì)的泳衣能夠降低游泳者的阻力，研究發(fā)現(xiàn)鯊魚的菱形表面織構(gòu)減小了端流強(qiáng)度,改善了近壁面的流動(dòng)情況,進(jìn)而能夠起到降噪的特殊效果。本發(fā)明采用鯊魚背部的流線型輪廓線和表皮的菱形結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先在Solidworks里截取鯊魚背部的流線型輪廓線，修飾之后，把輪廓線分為24段，在MATLAB中進(jìn)行三次樣條插值，最后得到該輪廓線的函數(shù)表達(dá)式和曲線。然后以得到的曲線為母線，以管徑為半徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可得到本風(fēng)道的內(nèi)表面。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。