一种声学黑洞消声器

1.本实用新型涉及消声装置技术领域，尤其是涉及一种声学黑洞消声器。


背景技术：

2.声学黑洞(acoustic black hole,abh)的概念是本世纪初提出来的，它是指声波在尺寸满足一定规律变化的板结构或管道中传播时出现零反射的现象，相应的结构称之为声学黑洞。现有声学黑洞结构为了阻碍了声波的传输往往将结构的末端封闭，但这在实际生产中会大大阻碍气流的通过，导致目前消声领域中无法对声学黑洞结构进行合理的应用。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种声学黑洞消声器，解决了现有技术中存在的声学黑洞结构末端封闭导致大大阻碍气流通过而无法在实际中合理对其应用的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
5.本实用新型提供的声学黑洞消声器，包括两端具有端口的第一筒体、设置在所述第一筒体内的第二筒体以及设置在所述第二筒体内的肋片，所述肋片的数量为多个且沿所述第二筒体的轴线方向均匀布设，所述肋片的中心处设置通孔，沿所述第二筒体的轴线方向上的所述通孔的半径呈幂函数的关系逐渐变化，所述第二筒体的外壁与所述第一筒体的内壁之间组成气流通道。
6.优选地，所述第二筒体的外部套设环形的肋板，所述肋板的外环面与所述第一筒体的内壁连接，所述肋板上设置通气孔，所述肋板至少为两个，且相邻两个所述肋板上的所述通气孔交错设置。
7.优选地，所述第一筒体与所述第二筒体同轴设置，所述第二筒体与所述端口同轴设置。
8.优选地，所述通气孔的数量为12个且沿所述肋板的周向均匀布设，相邻两个所述肋板上的所述通气孔绕所述第二筒体周向相对旋转15度。
9.优选地，所述肋片的数量大于等于10，所述肋片的间距范围为5厘米～20厘米。
10.优选地，所述幂函数的公式为：y＝x2/12+h，y为所述通孔的半径，x为所述肋片至所述通孔的半径最小的所述肋片的距离，h大于零。
11.优选地，相邻的所述肋片之间设置吸音结构。
12.优选地，所述端口为柱状筒体，所述端口的一端同轴的连接在所述第一筒体的两端的开孔上。
13.优选地，所述第二筒体的直径大于所述端口的直径。
14.优选地，所述第二筒体的直径范围为所述第一筒体直径的60％～75％。
15.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
16.声学黑洞结构是在第二筒体内多个肋片的布设，此声学黑洞结构用以起到消声的作用，同时在第二筒体与第一筒体之间留有供气流流通的气流通道，如此便可以将此声学黑洞消声器应用到管道上来进行消声，同时还可以保证气流通过。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型实施例提供的声学黑洞消声器剖视结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例提供的声学黑洞消声器整体结构示意图；
21.图3是本实用新型实施例提供的肋片结构示意图；
22.图4是本实用新型实施例提供的肋板结构示意图；
23.图5是本实用新型实施例提供的幂函数及肋片排列示意图。
24.图中1、第一筒体；2、第二筒体；3、肋片；4、通孔；5、气流通道；6、端口；7、肋板；8、通气孔。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
26.本实用新型的具体实施例提供了一种声学黑洞消声器，如附图1所示，主要包括第一筒体1、第二筒体2以及肋片3等，其中第二筒体2设置在第一筒体1的内部，并且保证第一筒体1和第二筒体2的轴线方向同向，肋片3设置在第二筒体2内部，肋片3的数量为多个并且沿第二筒体2的轴线方向均匀布设，在每个肋片3的中心位置均设置通孔4，以供声波进入，值得说明的是沿第二筒体2的轴线方向上的通孔4的半径呈幂函数的关系逐渐变化，最终多个肋片3组成近似喇叭状的“声黑洞”，如此第二筒体2及内部肋片3的设置方式形成声学黑洞结构，第二筒体2的外壁与第一筒体1的内壁之间组成气流通道5，气流通道5可以实现进入到第一筒体1内气流的通过，在第一筒体1的两端设置端口6，其中一个端口6为进气口，另一个端口则为出气口，第二筒体2的两端分别朝向进气口与出气口，其中直径最大的通孔4所在的第二筒体2的一端朝向进气口，如此将此声学黑洞消声器连接到管道上之后，管道中的气流从进气口进入，因为靠近出气口一端的肋片3上的通孔4直径很小接近于无，例如其直径可以是0.1毫米～10毫米，如此气流绝大部分只能通过第二筒体2外侧的气流通道5通过，而此气流通道5因为在第二筒体2的周侧，因此只会有很少的声波从气流通道5内通过，由于第二筒体2的一端朝向进气口，并且第二筒体的直径大于端口6的直径，因此绝大部分声波会直接进入到“声黑洞”内，沿着其内腔传播的声波速度会逐渐减小，内部声学结构的
末端的近似封闭这也减小了声音的传播。最终在保证气流可以通过的情况下，极大程度上起到消声的作用。
27.一个实施例中，还可以在第二筒体2的外部套设环形的肋板7，肋板7的外环面与第一筒体1内部连接，肋板7上设置通气孔8，肋板7可以为两个，且两个肋板7上的通气孔8交错设置，如附图1和附图4所示，其中肋板7设置在气流通道5通道内，通过此肋板7结构，将第二筒体2固定成与第一筒体1同轴的结构，通气孔8将肋板7两侧的气流通道5的局部相连通，保证气流的通过，肋板7的数量可以为两个或者两个以上，此种方式可以一定程度上阻挡进入到气流通道5内的声波，还将相邻肋板7上的通气孔8交错设置，既使相对的通气孔8不在一条直线上，使通过通气孔8的声波能在相邻两个肋板7之间经过多次反射进而阻隔声音。
28.还可以将第二筒体2与端口6同轴设置。如此方式可以使进气口正对第二筒体2，使声波从端口6进入到第一筒体1内之后，保证绝大部分声波能进入到第二筒体2内部进行消声。
29.一个实施例中，多个肋片3上通孔4半径变化的幂函数的公式为：y＝x2/12+h，其中y为通孔4的半径，x为肋片3至通孔4的半径最小的肋片3的距离，h大于零。结合附图3中所示的肋片3的排布，其中最右端为半径最小的通孔4的肋片3，从右至左依次增大，其半径尺寸呈附图5中弧线所示的幂函数从左至右依次增大。
30.在相邻的肋片3之间还可以设置吸音结构，进一步的达到吸音效果，吸音结构可以是贴设在肋板7与第二筒体2内壁上的吸音棉。
31.一个实施例中，端口6可以为柱状的筒体结构，端口6的一端同轴的连接在第一筒体1的两端的开孔上，如此可以直接通过端口6与管道连接。
32.本技术的实施例提供的声学黑洞消声器的具体尺寸可以如下：
33.声学黑洞消声器的总长可以是4m(米)，两个端口6的直径可以为0.4m，长度为0.5m，壳厚为0.008m。第一筒体1的圆柱状外壳直径可以为1m，长度可以为3m；肋板7的厚度为0.15m，通气孔8的孔数为12个并且通气孔8沿肋板7的周向均匀布设，两个肋板7上的通气孔8绕第二筒体2周向相对旋转15度，通气孔8半径为0.05m；第二筒体2的圆柱内腔壳体直径范围为第一筒体1直径的60％～75％，其直径可以为2/3m，如此保证第二筒体2的直径大于端口6的直径，此时通过端口6进入的声波能够绝大部分进入到第二筒体2内进行消声，第二筒体2的长度可以为2m，肋片3的厚度可以为0.02m，肋片3的数量大于等于10，肋片3的间距范围为5厘米～20厘米；具体的肋片间距可以为0.4/3m，肋片3的数量可以是13个。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本
说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
36.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。