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1、内插管扩张室消声器在航空发动机试车台上的应用牛延云等:内插管扩张宣消声器在航空发动机试车台上的应用431弓I言内插管扩张室消声器在航空发动机试车台上的应用牛延云李廷福沈丙炎(中国航空工业沈阳发动机设计研究所,沈阳l1oo15)摘要:试车台捧气噪声强,治理难度大.所研制的内插管扩张室消声嚣应用到试车台排气塔上,具有降噪效果星着,性能穗定,流星小,耐温性好,不产生二次污染和造价低的诧点.巳建成7座消声装置,其中A109替气塔顶噪声排放最高7"/d3A,总的降噪能力70dBA以上.迭剜国内最高水平和国爵先进水平,为国内大
2、型发动机试车台的消声工程全面遗到工业噪声拉制和环保标准提供了实啻jI.关t词:扩张塞消声器航空发动机试车台噪声控制A109试车台排气消声塔原设计为传统的迷宫式,内贴钢制多孔吸声板,塔顶噪声95dBA,不能满足工业噪声控制的要求,厂界噪声也不能达到环保的要求.采用该技术的我所Al03试车台和黎阳公司303试车台排气塔塔顶噪声达107.9dBA口大推力发动机噪声级更高,噪声控制已成为完成新建试车台消声工程的技术关键.通过开展内插管扩张室消声技术的试验研究和示范工程,找到了内插管式消声器的优化设计参数,并解决了工程结构,
3、材料等工艺问题,在航空工业总公司和航设院的支持下,应用于A109试车台排气消声塔的设计和建设.经试车测定,消声效果良好.实践表明我所开发的内插管诮声装置技术先进,方案合理,科学,流阻小,消声效果显着,性能稳定,造价低.具有良好的示范作用和推广价值.2内插管扩张室消声器的原理扩张室消声器是一种变截面的流道消声器,它不使用吸声材料.而是通过改变气流流通管道的截面积达到消声目的.在扩张室内入射声波与变截面的反射声波干涉抵消,只有未反射的声波传出,称为透射率,消声量是透射率的函数.截面变化比称为扩张比,扩张比m大则消声量大
4、.单节扩张室的消声量△L用下式表示:△L=1O?】g[1+l/4(m—l/m)sin.61](clB)式中:l——扩张室长度;——自然数;dB——分贝.表示声压级比值的大小,其定义为Lp=201g(P/Po),P为声压绝对值,:2x1ON/nl2,为基准声压.消声量随skl而周期性改变,skl=1时消声量最大,sin2=O时消声量为零.由于噪声频率较宽.单纯扩张室的消声效果并不理想.内插管能有效改善不同频率下的消声特性,长度合适能消除消声量为零的情况.单节内插管扩张室消声器的结构见图1.它由一个长方体扩张室两端插入
5、短管构成,气流由一端内插管流人,经膨胀收缩从另一端内插管流出.实用单元体可由多节内插营扩张室串联组成,可用多个单元体并列构成整个消声装置.气流日酋圈l单节内插管扩张童消声器肇构示意图3内插管扩张室消声器的应用研究研究目的是要实现A109试车台排气塔噪声排放达到环保标准,并降低工程造价.主要内容有消收稿日期:2001一o2—08航空发动机2001年第l期声单元体的气动声学特性研究,单元体和消声工程的材料及工艺研究.主要解决了以下问题:1)考察航空喷气发动机喷流声强和频谱特性,明确治理重点.2)进行技术经济性分析,试验
6、确定扩张比m和单节扩张室最大消声量.3)根据sin2kl函数分析消声特性,确定扩张室的长度f和内插管长度.4)内插管式扩张室的特性研究.带内插管的扩张室消声器有较好的消声特性.多节内插管扩张室消声器的串联,不但能提高总的消声量,还能改善频率特性,在宽广的频率区间内有平滑的消声特性.针对噪声声压级确定需要的降噪量,确定消声器串联的节数,针对噪声频谱确定多节扩张室消声器各段的长度.5)单元体的声学特性研究.单元体由多个内插管式扩张室串联组成,分别在电噪声和气动噪声条件下,进行了1:l的单元体声学测试,筛选出的单节内插管
7、消声器可有7.5～8.4dBA的降噪能力.试验结果表明,内插管式扩张室消声装置的降噪量较迷宫式等传统方案的显着提高.6)单元体的流动特性测试.单元体的气动吹风结果是,单节的平均流阻系数=0.30,4节串联的=1.18,6节串联的=1.77,以内插管内流速30m/s的冷空气计算,压力损失△P=530Pa.与此对应的迷宫式则在2942Pa左右.数据表明,内插管扩张室式消声装置的流动损失较迷宫式的小,将内插管扩张室式消声装置应用到发动机试车台排气上不会遇到气动障碍.7)材料选择和考核试验.由于排气温度高,选取了粘土质耐火
8、砖,耐压强度20kN/mm2.并且做了热震试验和挂片试验,考核了材料的可靠性.建材型扩张室消声装置是工程研究的重要技术成果O8)中间性示范塔的建设.先在A205全台压气机试验器上建设了两座小型消声塔投入使用.4节内插管的消声效果30--32dBA,达到了预期效果.4在A109试车台排气消声塔上的应用A109试车台为新建的200kN级的大型试车台,发动机排气噪
