一种可变形空腔装置的制作方法

本发明涉及一种空腔装置，特别是涉及一种可变形空腔装置。

背景技术：

矩形空腔装置广泛存在于汽车天窗、飞行器表面的缝隙、飞机起落架舱等结构中。当高速气流流过空腔时，在空腔外高速气流－空腔内声场－空腔结构的耦合作用下，空腔内部及周边将产生强烈噪声，称之为空腔噪声。空腔噪声最高能够达到170dB以上。高声强的空腔噪声很容易使结构发生共振从而导致结构声疲劳破坏。

参照图5～8。文献“申请公布号是CN105751869A的中国发明专利”公开一种可变形空腔装置。该空腔装置包括前壁面1、第一销轴2、底板3、第二销轴4、后壁面5、第三销轴6、后缘7和导轨8。前壁面1与空腔的一个端面固定，底板3通过第一销轴2与前壁面1铰接，后壁面5通过第二销轴4与底板3铰接，后缘7通过第三销轴6与后壁面5铰接，后缘7上的滑块安装在导轨8中。后缘7能够沿导轨8水平滑动，通过第三销轴6带动后壁面5倾斜，进而通过第二销轴4带动底板3倾斜，使空腔装置变形。

文献研究发现空腔外气流速度为289m/s时，将矩形空腔的后壁面倾斜角度调整为30度(本文所指角度皆为与水平方向夹角)，空腔噪声一阶模态峰值由165.77dB降低为163.0dB，降低了2.77dB，空腔噪声二阶模态峰值由162.30dB降低为151.26dB，降低了11.04dB；空腔外气流速度为204m/s时，将矩形空腔的后壁面倾斜角度调整为45度。空腔噪声一阶模态峰值由163.25dB降低为159.10dB，降低了4.15dB，空腔噪声二阶模态峰值由159.07dB降低为149.77dB，降低了9.30dB。因此，改变后壁面和底面的倾斜角度能够将空腔内噪声降低。

技术实现要素：

为了克服现有可变形空腔装置降噪效果差的不足，本发明提供一种可变形空腔装置。该装置包括前壁面、第一销轴、底板、第二销轴、后壁面、第三销轴、后缘和导轨，还包括前缘和第四销轴。所述前缘固定，前壁面通过第四销轴与前缘铰接，底板通过第一销轴与前壁面铰接，后壁面通过第二销轴与底板铰接，后缘通过第三销轴与后壁面铰接，后缘上的滑块安装在导轨中可以水平滑动。通过同时驱动可沿导轨水平滑动的后缘和可绕第四销轴转动的前壁面，不仅能够改变空腔的后壁面和底面的倾斜角度，也能够改变前壁面的倾斜角度，使空腔装置变形。与背景技术相比较具有更好地降噪效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可变形空腔装置，包括前壁面1、第一销轴2、底板3、第二销轴4、后壁面5、第三销轴6、后缘7和导轨8，其特点是还包括前缘9和第四销轴10。所述前壁面1通过第四销轴10与前缘9铰接，底板3通过第一销轴2与前壁面1铰接，后壁面5通过第二销轴4与底板3铰接，后缘7通过第三销轴6与后壁面5铰接，后缘7上的滑块安装在导轨8中。驱动后缘7沿导轨8水平滑动，通过第三销轴6带动后壁面5倾斜，进而通过第二销轴4带动底板3倾斜。另外，前缘9不动，驱动前壁面1绕第四销轴10转动，实现前壁面1倾斜。

所述前壁面1、底板3、后壁面5的两端为圆柱结构，圆柱均制有相同尺寸的通孔。第四销轴10、第一销轴2、第二销轴4、第三销轴6具有和通孔相同的尺寸。后缘7上滑块的高度与导轨8上的轨道高度尺寸相同。前壁面1、底板3及后壁面5具有相同的宽度，前壁面1和后壁面5的高度相同。空腔的前缘9固定，第四销轴10与前缘9和前壁面1上的通孔间隙配合将两者铰接，第一销轴2与前壁面1和底板3上的通孔间隙配合将两者铰接，第二销轴4与底板3和后壁面5上的通孔间隙配合将两者铰接，第三销轴6与后壁面5和后缘7上的通孔间隙配合将两者铰接，后缘7上的滑块安装在导轨8中，两者为间隙配合。后缘7沿着导轨8水平移动，同时前缘9不动，驱动前壁面1，通过第三销轴6和第一销轴2分别带动后壁面5和底板3运动，使得前后壁面和底面同时倾斜。

本发明的有益效果是：该装置包括前壁面、第一销轴、底板、第二销轴、后壁面、第三销轴、后缘和导轨，还包括前缘和第四销轴。所述前缘固定，前壁面通过第四销轴与前缘铰接，底板通过第一销轴与前壁面铰接，后壁面通过第二销轴与底板铰接，后缘通过第三销轴与后壁面铰接，后缘上的滑块安装在导轨中可以水平滑动。通过同时驱动可沿导轨水平滑动的后缘和可绕第四销轴转动的前壁面，不仅能够改变空腔的后壁面和底面的倾斜角度，也能够改变前壁面的倾斜角度，使空腔装置变形。与背景技术相比较具有更好地降噪效果。

从图7中可以看到，在空腔外气流速度为289m/s时，底面和后壁面倾角分别为5度和30度(与文献1倾斜角度相同)，同时调整前壁面倾角为85度，通过Fluent流体仿真软件数值计算得，空腔噪声一阶模态峰值从165.77dB降低到158.26dB，降低了7.51dB(文献1降低了2.77dB)，一阶模态频率向右移动80.86Hz；二阶模态峰值从162.30dB降低到148.80dB，降低了13.50dB(文献1降低了11.04dB)，二阶模态频率向右移动38.04Hz。

从图8中可以看到，在空腔外部气流速度为204m/s时，底面和后壁面倾角分别为1.803度和45度(与文献1倾斜角度相同)，同时调整前壁面倾角为60度，通过Fluent流体仿真软件数值计算得，空腔噪声一阶模态峰值从163.25dB降低到151.38dB，降低了11.87dB(文献1降低了4.15dB)，一阶模态频率向右移动27.16Hz；二阶模态峰值从159.07dB降低到144.66dB，降低了14.41dB(文献1降低了9.30dB)，二阶模态频率向右移动47.08Hz。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明可变形空腔装置的结构示意图。

图2是图1装置形状变化后的结构示意图。

图3是空腔外气流速度为289m/s、第一种倾斜时可变形空腔噪声频谱对比图。

图4是空腔外气流速度为204m/s、第二种倾斜时可变形空腔噪声频谱对比图。

图5是背景技术可变形空腔装置的结构示意图。

图6是图5装置形状变化后的结构示意图。

图7是空腔外气流速度为289m/s、后壁面倾斜30度时空腔噪声频谱对比图。

图8是空腔外气流速度为204m/s、后壁面倾斜45度时空腔噪声频谱对比图。

图中，1-前壁面，2-第一销轴，3-底板，4-第二销轴，5-后壁面，6-第三销轴，7-后缘，8-导轨，9-前缘，10-第四销轴。

具体实施方式

以下实施例参照图1～4。

本发明可变形空腔装置包括前壁面1、第一销轴2、底板3、第二销轴4、后壁面5、第三销轴6、后缘7和导轨8，还包括前缘9和第四销轴10。所述前壁面1、底板3、后壁面5的两端为圆柱结构，圆柱均制有相同尺寸的通孔。第四销轴10、第一销轴2、第二销轴4、第三销轴6具有和通孔相同的尺寸。后缘7上滑块的高度与导轨8上的轨道高度尺寸相同。前壁面1、底板3及后壁面5具有相同的宽度，前壁面1和后壁面5的高度相同。空腔的前缘9固定，第四销轴10与前缘9和前壁面1上的通孔间隙配合将两者铰接，第一销轴2与前壁面1和底板3上的通孔间隙配合将两者铰接，第二销轴4与底板3和后壁面5上的通孔间隙配合将两者铰接，第三销轴6与后壁面5和后缘7上的通孔间隙配合将两者铰接，后缘7上的滑块安装在导轨8中，两者为间隙配合。首先后缘7沿着导轨8水平移动，同时前缘9不动，驱动前壁面1，然后通过第三销轴6和第一销轴2分别带动后壁面5和底板3运动，使得前后壁面和底面同时倾斜，从而改变空腔形状，改善空腔内的流场环境，达到更好的空腔降噪效果。

本发明的工作原理：根据空腔外气流速度，前缘9保持不动，通过同时驱动后缘7水平移动与前壁面1的转动来调整后壁面5、底板3、前壁面1的倾斜角度，从而改变空腔形状，改善空腔内的流场环境，达到更好的空腔降噪效果。

从图7可以看到，在空腔外气流速度为289m/s时，底面和后壁面倾角分别为5度和30度(与文献1倾斜角度相同)，同时调整前壁面倾角为85度，通过Fluent流体仿真软件数值计算得，空腔噪声一阶模态峰值从165.77dB降低到158.26dB，降低了7.51dB(文献1降低了2.77dB)，一阶模态频率向右移动80.86Hz；二阶模态峰值从162.30dB降低到148.80dB，降低了13.50dB(文献1降低了11.04dB)，二阶模态频率向右移动38.04Hz。

从图8可以看到，在空腔外部气流速度为204m/s时，底面和后壁面倾角分别为1.803度和45度(与文献1倾斜角度相同)，同时调整前壁面倾角为60度，通过Fluent流体仿真软件数值计算得，空腔噪声一阶模态峰值从163.25dB降低到151.38dB，降低了11.87dB(文献1降低了4.15dB)，一阶模态频率向右移动27.16Hz；二阶模态峰值从159.07dB降低到144.66dB，降低了14.41dB(文献1降低了9.30dB)，二阶模态频率向右移动47.08Hz。

综上所述，本发明能够在不同空腔外气流速度下，同时调整空腔前壁面、底面以及后壁面的倾斜角度，从而改变空腔形状，达到更好的空腔降噪效果。在相同空腔外气流速度下，相对于背景技术的可变形空腔装置，本发明可变形空腔装置的空腔噪声各阶模态峰值降低；各阶模态频率发生偏移，能够有效避开空腔结构共振频率点，减少噪声对腔体结构的声疲劳破坏，达到更好的空腔降噪效果。