[發明專利]一種湍流控制屏、外形設計方法及航空發動機試驗裝置

在審

• 申請號: 201910313834.0
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109991008A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 楊明綏;高飛龍;梁寶逵;王萌;武卉
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請涉及一種湍流控制屏設計方法，用于獲得設置在進氣喇叭的喇叭口處的湍流控制屏外形輪廓，所述方法包括：確定流入所述進氣喇叭口的氣體流場的速度矢量分布；根據所述氣體流場的速度矢量分布獲得多條速度矢量法線；選取所述速度矢量法線中的一條作為輪廓線，所述輪廓線以進氣喇叭的中心回轉得到所述湍流控制屏外形輪廓。本申請的湍流控制屏外形設計方法可獲得湍流控制屏，能夠有效降低進氣壓力損失、傳聲損失和進氣湍流度等，以保障湍流控制屏的性能參數。

技術領域

本申請屬于航空發動機聲學技術領域，特別涉及一種湍流控制屏、外形設計方法及試驗裝置。

背景技術

湍流控制屏是保障航空發動機噪聲測試與研究的關鍵地面試驗設備。其功用主要是對地面進氣中存在的渦流進行整流，消除渦流與風扇干涉誘發的二次噪聲，并最大限度保障風扇噪聲的順利傳播，具有復雜的幾何外形和空間結構，并需在工作中承受氣動、振動載荷，而不產生較大形變和傳聲損失。湍流控制屏的設計涉及氣動、聲學、空間拓撲結構設計、強度設計等多技術領域，學科交叉跨度大，國內在該領域的技術積累幾乎為空白，在國際上也只有少數歐美公司掌握其設計技術。

而幾何外形設計技術是湍流控制屏設計的關鍵技術之一。

湍流控制屏是由蜂窩構成的類球形蜂窩器，其幾何外形具有復雜的空間外形和拓撲結構。因此，如何針對湍流控制屏復雜幾何外形特點，建立一種湍流控制屏外形設計方法和設計流程，是湍流控制屏的核心技術之一，也是本發明要解決的技術問題。

發明內容

本申請的目的是提供了一種能夠應對復雜幾何外形的湍流控制屏的外形設計方法，以能夠有效降低湍流控制屏的流阻損失和傳聲損失。

在第一發明，本申請提供了一種湍流控制屏外形設計方法，用于獲得設置在進氣喇叭的喇叭口處的湍流控制屏外形輪廓，所述方法包括：

確定流入所述進氣喇叭口的氣體流場的速度矢量分布；

根據所述氣體流場的速度矢量分布獲得多條速度矢量法線；

選取所述速度矢量法線中的一條作為輪廓線，所述輪廓線以進氣喇叭的中心回轉得到所述湍流控制屏外形輪廓。

在本申請一實施方式中，所述確定流入所述進氣喇叭口的氣體流場的速度矢量分布，包括：

根據設計參數建立所述進氣喇叭的模型；

對所述進氣喇叭口模型進行CFD仿真，獲得進氣喇叭口的氣體流場；

根據所述氣體流場獲得速度矢量分布。

在本申請一實施方式中，所述設計參數包括進氣喇叭直徑d和最大進氣流量m。

在本申請一實施方式中，根據所述湍流控制屏的外形輪廓與所述進氣喇叭口的位置確定所述湍流控制屏的外形輪廓邊界。

在本申請一實施方式中，所述外形輪廓邊界垂直于所述進氣喇叭的軸線且對齊于所述進氣喇叭口。

在本申請一實施方式中，所述湍流控制屏的直徑大于所述進氣喇叭的直線段的直徑的3.5倍以上。

在第二方面，本申請提供了一種湍流控制屏，所述湍流控制屏根據如上任一所述的方法獲得。

在第三方面，本申請提供了一種航空發動機聲學試驗裝置，所述試驗裝置包括：

進氣喇叭，所述進氣喇叭具有喇叭口和與所述喇叭口連接的進氣直線段；

湍流控制屏，所述湍流控制屏為蜂窩結構，其設置于所述喇叭口的外側，用于消散進氣渦旋。

在本申請一實施方式中，所述試驗裝置還包括密封層，所述密封層連接所述湍流控制屏與喇叭口的端面，用于防止氣體流出。