Устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора и способ его осуществления

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано во входных ступенях осевых компрессоров турбомашин. Устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора содержит рабочее колесо первой ступени, а на внутренней поверхности корпуса осевого компрессора в зоне радиального зазора установлен кольцевой электромагнит шлицевого типа. При способе снижения аэродинамического шума осевого компрессора электронный блок, управляемый регулятором, в который поступает электрический сигнал регистрирующего микрофона, после сравнения с заданием, формирует электромагнитное поле в частотном диапазоне от 109 до 1013 Гц, настраивая его на характеристики флюида. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано во входных ступенях осевых компрессоров турбомашин.

В периферийной области необандаженной рабочей решетки компрессорной ступени течение имеет трехмерный характер. Попадая в решетку у внешнего обвода, теплоноситель разделяется на основной межлопаточный поток, периферийный и щелевой (в пространстве между торцевой поверхностью рабочих лопаток и наружной стенкой) потоки, обладающие высокой энергией. На выходе из радиальной щели на границе между щелевым и основными потоками у выпуклой стенки лопатки интенсивно развивается высокотурбулентный пограничный слой, который приобретает циркуляционное движение в виде дискретного вихря с отрывными явлениями. В этих условиях движение воздуха сопровождается значительными потерями энергии, генерацией вибрационных процессов и мощного звукового давления.

Основным источником акустической мощности газотурбинных установок является канал всасывания компрессора, представляющий собой волновод, свободно излучающий в окружающую среду звуковую энергию высокой интенсивности, достигающей порядка 40% от общей акустической мощности агрегатов. Большой уровень звукового давления на входе в турбомашину (до 140…150 дБ) создается за счет ударных волн, формируемых преимущественно первыми тремя ступенями компрессора, в которых наиболее интенсивным источником генерации шума являются вихревые течения в радиальных зазорах рабочих колес.

Известен способ управления пограничным слоем и ламинаризации потока путем введения в слой ферромагнитных частиц, на которые воздействуют магнитным полем (см. а.с. СССР, №909384, кл. F15D 1/06, 1982). Этот способ отличается высокой затратностью и сложностью, так как требует введения в поток специальных веществ.

Одним из возможных путей снижения шума является монтаж сопловых лопаток осевого компрессора с наклоном относительно радиального направления. При этом происходит локальное воздействие аэродинамической струи на входную кромку рабочей лопатки осевого компрессора, что обеспечивает фазовый сдвиг силового импульса, за счет чего снижается уровень генерируемой рабочим венцом вибрации и звукового давления (Зинченко В.И., Григорьян Ф.Е. Шум судовых газотурбинных установок. Л.: Судостроение, 1969, с. 74-75). Недостатком данного способа является его малая эффективность в сравнении с предлагаемым конструктивным решением.

Задачей настоящего изобретения является эффективное снижение энергетических потерь, уровней вибрации и аэродинамического шума, генерируемых проточной частью осевого компрессора.

Поставленная задача решается с помощью устройства для снижения аэродинамического шума осевого компрессора, содержащего рабочее колесо первой ступени, отличающегося тем, что на внутренней поверхности корпуса осевого компрессора в зоне радиального зазора установлен кольцевой электромагнит (ЭМ) шлицевого типа (см. Вестник Брянского Государственного Технического Университета, №3(19) 2008 г., с. 59-63), который производит внешнее воздействие на молекулы воздуха переменным магнитным полем с частотным диапазоном что адекватно частоте собственных колебаний молекул.

Частоту воздействующего (внешнего) магнитного поля устанавливают равной частоте собственных колебаний молекул газа - частоте колебаний молекул относительно оси, определяющей их ориентацию, значения которых адекватны диапазону 109…1013 Гц.

На ориентацию молекул газа большое влияние оказывает внешнее электромагнитное поле, так называемый эффект Керра (см. Прохоров A.M. Физическая энциклопедия. Том 2. М.: «Советская энциклопедия», 1990, с. 348-350). Следовательно, если на молекулы газа в пограничном слое потока оказать воздействие переменным магнитным полем с частотой 109…1013 Гц, возможно исключить турбулизацию течения, то есть ламинаризировать структуру флюида.

Данное изобретение способствует уменьшению интенсивности высокотурбуленного вихревого течения на внешнем обводе рабочих лопаток в области высоких чисел Рейнольдса, обеспечивает ламинаризацию потока - снижение уровня анизотропии жидкости в пограничном слое. Это позволит снизить уровень гидродинамического трения, исключить вихревые срывные явления и пульсации воздуха в зоне периферийных радиальных зазоров первых ступеней компрессора, что повысит вибронадежность и экономичность рабочих колес ГТУ, погасит значительную часть излучаемой компрессорными ступенями звуковой энергии.

Способ снижения аэродинамического шума осевого компрессора, отличающийся тем, что электронный блок, управляемый регулятором, в который поступает электрический импульс от регистрирующего микрофона, после сравнения с заданием, регламентирующим нормированную звуковую мощность, вырабатывает сигнал, формирующий в кольцевых обмотках электромагнита высокочастотное электромагнитное поле в частотном диапазоне 109…1013 Гц, настраивая его на частотные характеристики флюида.

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано на чертежах.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора.

На фиг. 2 схематично представлена функциональная схема системы автоматического регулирования (САР) уровня излучаемого шума как способ осуществления предлагаемого устройства.

Устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора (фиг. 1) представляет собой кольцевой электромагнит шлицевого типа 1, установленный на внутренней поверхности корпуса входного отсека осевого компрессора 2, в зоне радиального зазора рабочего колеса 3 первой ступени, генерирующей высокий уровень акустической мощности, излучаемой в окружающее пространство.

Управление частотой электромагнитного поля, регулирующего уровень генерируемой проточной частью компрессора 2 звуковой энергии, производится посредством электронного блока 4 (фиг. 2), включенного в специальную САР акустической мощности, излучаемой входным трактом компрессора.

Функциональная схема такой системы управления приведена на фиг. 2. Она включает микрофон 5 (фиг. 2), установленный, например, на внутренней поверхности внешнего обвода входного канала 6 компрессора 2, регистрирующий уровень излучаемой агрегатом акустической энергии (модовый состав звукового поля).

Способ снижения аэродинамического шума осевого компрессора осуществляется следующим образом: электрический сигнал микрофона 5 после сравнения с заданием в задающем устройстве 7, регламентирующем нормированную мощность излучаемой энергии, поступает в регулятор 8, выполненный по электронной схеме с цифровой реализацией закона управления. Электронный блок 4, управляемый регулятором 8, формирует в кольцевых обмотках ЭМ 1 (фиг. 1, фиг. 2) высокочастотное электромагнитное поле, настраивая его на частотные характеристики флюида. Благодаря воздействию переменного магнитного поля в частотном диапазоне 109…1013 Гц, что адекватно частоте собственных колебаний молекул воздуха, происходит ламинаризация периферийного пограничного слоя.

Разработанное конструктивное решение способствует управлению на молекулярном уровне течением энергоносителя в зоне периферийных радиальных зазоров первых ступеней компрессора, исключает в их каналах срывные явления, создает условия для изотропного течения воздуха, ламинаризирует пограничные слои.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит повысить запас гидродинамической устойчивости потока и, как следствие, снизить потери энергии, уровень аэродинамического шума и вибронапряженность лопаток осевых компрессоров турбомашин, что увеличит моторесурс двигателя, улучшит его экологические характеристики.

1. Устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора, содержащее рабочее колесо первой ступени, отличающееся тем, что на внутренней поверхности корпуса осевого компрессора в зоне радиального зазора установлен кольцевой электромагнит шлицевого типа, который производит внешнее воздействие на молекулы воздуха переменным магнитным полем с частотным диапазоном 109…1013 Гц, что адекватно частоте собственных колебаний молекул.

2. Способ снижения аэродинамического шума осевого компрессора, отличающийся тем, что электронный блок, управляемый регулятором, в который поступает электрический импульс от регистрирующего микрофона, после сравнения с заданием, регламентирующим нормированную звуковую мощность, вырабатывает сигнал, формирующий в кольцевых обмотках электромагнита высокочастотное электромагнитное поле в частотном диапазоне 109…1013 Гц, настраивая его на частотные характеристики флюида.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосам, используемым для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления нефтяных месторождений при добыче нефти, а также в качестве питательного насоса высокого давления паровых котлов электростанций и парогенераторных установок.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к горизонтальным многоступенчатым секционным центробежным насосам, используемым для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления нефтяных месторождений при добыче нефти, а также в качестве питательного насоса высокого давления паровых котлов электростанций и парогенераторных установок.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в необандаженных ступенях паровых и газовых турбин. Периферийное уплотнение необандаженных турбинных ступеней, содержащее на внешнем обводе винтовые канавки в области радиального зазора необандаженной турбинной ступени.

Лопатка (10) статора компрессора турбомашины, имеющая главное радиальное направление R относительно главной оси турбомашины. Лопатка содержит радиально внутреннюю часть (12), называемую ножкой лопатки, радиально внешнюю часть (14), называемую головкой лопатки, и радиально среднюю часть (16).

Лопатка (4) вентилятора для авиационного турбореактивного двигателя, содержащая перо (6), аксиально проходящее между передней кромкой (18) и задней кромкой (20), и содержащая множество сечений пера (S), уложенных радиально между сечением ножки (Spied) и сечением вершины ().

Изобретение относится к вентилятору для создания воздушного потока, содержащему корпус, содержащий впускной воздуховод, и сопло, соединенное с корпусом. Сопло содержит внутренний проход для приема воздушного потока из корпуса и воздуховыпускное отверстие, через которое воздушный поток испускается из вентилятора.

Турбонагнетатель содержит корпус, проточный канал внутри корпуса, рабочее колесо компрессора, содержащее основную лопасть и выполненное с возможностью вращения для сжатия всасываемого воздуха, а также кольцевой элемент срыва потока на корпусе.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сборке валопроводов газоперекачивающих агрегатов, в которых роторы соединены парами фланцев.

Изобретение относится к машиностроению. В вентиляторе, установленном на раме, на которой в опорах установлен вал, на одном из концов которого расположено рабочее колесо вентилятора, жестко закрепленное на валу, причем вал получает вращение через клиноременную передачу от электродвигателя, расположенного на раме, к раме жестко прикреплен каркас из уголков для крепления к нему через упругие прокладки корпуса вентилятора с входным и выходным патрубками, а корпуса опор вала установлены на раме через упругие прокладки, а подшипники вала установлены в корпусах опор посредством упругих втулок, причем в качестве упругих виброизолирующих прокладок могут использоваться прокладки, изготовленные из ковриков типа КВ-1 или КВ-2 или другого виброизолирующего материала, а в качестве упругих втулок могут использоваться втулки из полиуретана или других виброизолирующих эластомеров.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при балансировке сборных роторов в ходе изготовления центробежных компрессоров. Способ заключается в том, что определяют начальные дисбалансы и максимальное радиальное биение поверхности вала, уравновешивают и балансируют сборный ротор, обеспечивая направление остаточных дисбалансов участков вала и насадных элементов сборного ротора в сторону, противоположную максимальному радиальному биению поверхности вала.

Турбовентиляторный реактивный двигатель содержит кожух вентилятора, секцию корпуса двигателя, лопатку статора, металлическую обшивку, пару соединительных несущих корпусов и проводник.

Изобретение касается способа и инструмента для сборки ступени выпрямления (1), включающего соосные внутреннюю обечайку (6) и наружную обечайку, соединенные радиальными лопатками (8), при этом способ состоит из этапа поддержания пластин (19) с упором на наружную поверхность внутренней обечайки (6), так чтобы пластины (19) покрывали герметично и, по меньшей мере, частично зазоры (15), образованные между отверстиями (10) внутренней обечайки (6) и лопатками (8), и этапа нанесения заливочной смолы (11) на внутреннюю поверхность (12) внутренней обечайки (6), так чтобы смола заполнила зазоры (15), а радиально внутренние концы лопаток (8) были утоплены в смоле (11).

Изобретение относится к энергетике. Выпрямитель газотурбинного двигателя, содержащий множество лопаток, расположенных вокруг кольца с центром на оси газотурбинного двигателя, при этом каждая лопатка имеет переднюю кромку и проходит между концом ножки и концом головки.

Компонент газотурбинного двигателя содержит внутренний бандаж, наружный бандаж и направляющие лопатки, выполненные из композиционного материала, имеющего переплетенное волоконное армирование, уплотненное матрицей.

Диффузор // 2631848
Изобретение относится к области машиностроения, может быть использовано при создании выхлопных диффузоров турбомашин и направлено на повышение надежности элементов турбомашин.

Электрически проводящая структура для пропускания и отвода электрического тока от основного тела выходной направляющей лопасти в наружную опорную структуру содержит обшивку из металла, покрывающую переднюю кромку основного тела лопасти, и электрически проводящую прокладку из металла, содержащую контактную часть, имеющую такой размер, чтобы перекрывать одним концом обшивку, и часть в виде шайбы, предназначенную для ввода болта для затягивания в опорную структуру, при этом одно или больше соединений, выбранных из группы, содержащей сварку, точечную сварку, пайку, соединение с помощью электрически проводящей пасты и зажим, создают соединение между концом обшивки и контактной частью.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к спрямляющим аппаратам компрессора газотурбинного двигателя. Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, основания каждого из которых выполнены под углом к продольной оси компрессора, уплотнительное кольцо, выполненное разборным, согласно изобретению содержит упругую проставку, выполненную разборной, установленную между уплотнительным кольцом и основаниями хвостовиков лопаток, причем поверхность упругой проставки, контактирующая с основаниями хвостовиков лопаток выполнена конической относительно продольной оси компрессора, при этом уплотнительное кольцо и внутреннее кольцо соединены друг с другом посредством заплечиков для возможности их взаимной фиксации в радиальном и осевом направлениях, причем в заплечике уплотнительного кольца, расположенном со стороны большего диаметра оснований хвостовиков лопаток, установлены винты, торец стержня каждого из которых контактирует с боковой поверхностью упругой проставки, кроме того, в хвостовике каждой из лопаток выполнена, по меньшей мере, одна проушина, в которой установлен фиксирующий элемент, контактирующий с участком внутренней поверхности внутреннего кольца.

Изобретение относится к системам охлаждения вентиляторного типа, содержащим неподвижные лопатки. Электрогенераторная установка содержит двигатель и генератор переменного тока, приводимый в действие указанным двигателем для выработки электрической энергии.

Изобретение относится к лопатке направляющего аппарата турбовентиляторного двигателя. Имеются тело композитной лопатки, выполненное из композитного материала из термоотверждающейся смолы или термопластической смолы и армированных волокон, и металлический кожух, который приклеивается к секции входной кромки тела композитной лопатки посредством мягкого адгезива.

Изобретение относится к диффузорам, вентиляторам и устройствам с вентиляторами. У диффузора имеется стенка (8), которая охватывает впускное отверстие с круглым сечением, переходящим по высоте стенки (8) диффузора (4) в угольное сечение на выпуске диффузора (4).

Группа изобретений относится к способу диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройству для диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано во входных ступенях осевых компрессоров турбомашин. Устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора содержит рабочее колесо первой ступени, а на внутренней поверхности корпуса осевого компрессора в зоне радиального зазора установлен кольцевой электромагнит шлицевого типа. При способе снижения аэродинамического шума осевого компрессора электронный блок, управляемый регулятором, в который поступает электрический сигнал регистрирующего микрофона, после сравнения с заданием, формирует электромагнитное поле в частотном диапазоне от 109 до 1013 Гц, настраивая его на характеристики флюида. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх