Глушитель шума газовой струи

 

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио18.05.79 (21) 2767697/25-06 с присоединением заявки РЙ (23 т П р кори тет

Опубликовано 07,04.8l. Бюллетень М l3 (5I)M. Кл.

P 0l и l/lO тваудерстввнный квинтет

СССР по делен изобретений н открытий (S3) УДК 62l,43;.065(088.8) Дата опубликования описания 10.04.8l

В. В. Тихонов. B. И. Вавилов и И. М. Нинупин

/ --" "/,. -"" :: .;- i

l

/ (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ГЛУЙИТЕЛЬ ШУМА ГАЗОВОЙ СТРУИ

О,ги43, Е ag

d g - диаметр сопла внутреннего контура двигателя;

Изобретение относится к облаСти ма. шииостроения, а именно к глушителям шума газовой струи преимущественно для двухконтурных турбореактивных двигателей.

Известен глушитель шума газовой струи для двухконтурного турбореактивного двигателя с наружным и внутренним контурами и с выхлопными соплами, содержащий цилиндрический корпус со эву копоглотителями, закрепленными на его внутренней поверхности (lg .

Однако такой глушитель недостаточно эффективен для снижения шума двухконтурных двигателей. о„Е„

2 — З; Z,Sc — а, г

З 5 сто с

ds +3 м б;

4< (6; 0,1c— н.с где 0„, Q — внутренние диаМетры первой и второй ступеней а жектора;

Целью изобретения является повышение эффективности шумоглушення путем разделения газового потока.

Указанная цель д» .тигается тем, что глушитель снабжен двухступенчатым ажектором, размещенным концентрично внутри корпуса и обращенным ступеньзо с меньшим диаметром в сторону сопла, причем относительные размеры элементов глушителя выполнены в соответствии со следующими соотношениями;

81

3,5 > 0,(с — а О,q.

10; О, (с — < 0,4

8,"

О2

Габариты первой ступени эжектора, определены иэ требований газодинамики, т.е. исходя из условий раскрытия струи внутреннего контура двигателя, входящей 3 81.93

- длина первой и второй

2 ступеней эжектора; — расстояние от сопла о внутреннего контура двигателя до корпуса глушитеJ ля;

5 — толщина звукоцоглощающего материала первой ступени эжектора;

8 — толшина эвукопоглошаю2 щего материала второй ступени эжектора

53 - толшина эвукопоглотителя корпуса; — плошадь свободного сечения между корпусом и второй ступенью;

Pgс — плошадь сопла наружного контура двигателя.

Кроме того, эжектор выполнен из эвукопоглошаюшего материала,. который облицован с двух сторон звукопроэрачной обо лочкой. б

Звукопоглошаюший материал второй ступени эжектора разделен звуконепроницаемой

25 перегородкой на два слоя в соответствии со следующими соотношениями:

0,1 — 0,4 Ol < — (0,2, 4 5

D.г т Э где Ц 4 — толщина внутреннего слоя звукопоглошаюшего мате30 риала>

5 > — TomaHHa наружного caoi звукопоглошающего материала.

На входе в корпус и перед первой, ступенью эжектора установлены диафрагмы, 35

На фиг. l изображен глушитель шума газовой струи в разрезе; на фиг. 2° звукопоглошаюший материал 2-й ступени эжектора в разрезе.

Глушитель состоит из цилиндрическо- 40 го металлического корпуса l со звукойоглотителями 2, защищенными от выдувания акустически прозрачной и конструктивно-прочной оболочкой 3. Корпус .переходит в . поворотное колено 4.

Внутри корпуса 1 соосно с ним установлен двухступенчатьгй эжектор 5, который состоит иэ силовых металлических каркасов 6 и 7, заполненных звукопоглошаюшим материалом 8 и защищенных

50 акустически прозрачной и конструктивнопрочной оболочкой 9 . Ступени эжектора закреплены на опорах 10 и ll, которые могут быть выполнены в виде двутавровых балок. Для уменьшения гицравлического сопротивления на первой и второй ступенях эжектора и в корпусе l установлены обтекатели 3.214.

74 4

Глушитель проходит сквозь стену испытательного блока l 5 и укрепляется соосно с, сопловым аппаратом l6 двух контурного турбореактивного двигателя, На входе в корпус и перед первой ступенью эжектора могут быть установлены диафрагмы l7 и 18

Звукопоглошаюший материал эжектора может быть разделен . звуконепроницаемой металлической перегородкой l 9.

Глушитель работает следующим образом.

Газы, выходяшие из сопла внутреннего контура двигателя, смешиваются с частью холодных газов наружного контура, охлаждаются и поступают в первую ступень эжектора, где эа счет вытянутого профиля скорости происходит активное затухание звука, возбуждаемого струей газа внутреннего контура. На выходе иэ первой ступени эжектора газы смешиваются с частью газов наружного контура, проходящих по щели между корпусом и эжектором глушителя.

За счет того же эффекта вытянутого профиля скорости происходит активное затухание звука во второй ступени эжектора.

По мере удаления акустическая эффективность эжектора падает.

Звук, возбуждаемый струей газа наружного контура двигателя, попадает в щель между корпусом глушителя и эжектором, 3а счет звукопоглощающей облицовки корпуса и эжектора, выполненных

B укаэанных выше соотношениях, звук затухает до требуемого уровня.

Было установлено, что эффективность глушителя при установке его на расстоянии 2-8 d g значительно повышается (5-10д g) в области низких частот с не значительным уменьшением в области высоких частот, В глушителе высокая акустическая эффективность по снижению шума внутреннего (горячего) контура двигателя достигается за счет двукратного охлаждения выхлопной струи и большого градиента скорости потока в поперечном сечении (вытянутого профиля скорости). На границе смешения горячего и холодного потоков возникает отклонение звуковых волн в сторону звукопоглотителя, что и является причиной высокой эффективности внутреннего эжектора, 819374

»5 4 5

5 в первую ступень зжектора. В нормальных условиях струя раскрывается с центральным углом 26-30 . В условиях двухконтурного двигателя с учетом влияния струи наружного контура центральный . угол раскрытия струи равен 10-12 о откуда минимальный диаметр первой ступени эжектора равен:

0„= (4-8) 2 д,- х/2 1,7-2,7д, Учитывая дополнительную з жекцию холодного контура, 0< принято равным

2-3 д .

Длина первой ступени- зжектора выбрана из условий выравнивания потока, Известно, что для выравнивания потоке отношение длины к диаметру должно быть

0» /О»= 5-6. Учитывая начальный участок смешения длиной 4-83 8 длина первой ступени зжекторе будет равна Р =2,5»

3-5 Qq;

Для повышения эффективности эжектора предлагается использовать облицовку с толщиной звукопоглошающего слоя, равной 3 /4 длины звуковой волны в материале на средней частоте 125 Гц. Длина звуковой волны в материале „» = С„ / f, где C — скорость звука в материале;

f — частота звуке Для отечественных материалов, которые могут применяться в глушителях газовых струй, С»=160200 м/сек. Тогда Я,и = 1,2-1,6 м, в

/4 = О, 32 — 0,4 м. Принимая толщину облицовки 400 мм и отнеся ее к оптимальным размерам диаметров глушителя — эжектора, получено 0,1< " = — (0,4

О» О

Снижение шума наружного контура достигается за счет применения кольцевого шелевого глушителя, Отличительная скорость газа в свободном сечении щелевого глушителя лежит в пределах 5070 м/сек. В этом случае акустическая эффективность незначительно снижается по сравнению с эксплуатацией при скорости газа 30-40 м/сек (в 1,1-1,2 раза) а нагрузка при этих скоростях позволяет выполнить конструкцию более простой, а следовательно, более экономичной. Учитывая, что температура газа наружного контура равна 50-70 С, т.е. скорость raо за в критическом сечении будет 270340 м/сек, необходимо, чтобы плошадь кольцевого шелевого глушителя была в 4-6 раз больше плошади сопла наружного контура, т.е. 4 (.Г tF (6. ц на

Относительное свободное сечение определяется по соотношению:

Наилучшей широкополостной характеристикой обладают шелевые глушители с толщиной звукопоглощающего слоя

200 мм. Так как габариты конструкции определяют выбор внутреннего диаметра второй ступени эжектора, то получаем следующее соотношение; с 1((SÇ|DD2 ОА °

При прохождении шума с двух сторон звукопоглошающей конс трукции, например пластинчатых глушителей. рабочей толщиной является половина звукопоглощающего слоя. А так как рабочая толщина звукопоглошающего слоц для эжектора и щелевого глушителя разная, то для получения заданных параметров заглушения звуконепроницаемой перегородкой на две части в соответствии с рассчитанными ранее оптимальными соотношениями:

0,1(д (О (0,4, 0,1(Ь /О (0,2

Для снижения эжекции в наружном контуре может быть установлена диафрагме, перекрывающая часть плошади щелевого глушителя. Внутренний диаметр

2 диафрагмы рассчитывается, исходя иэ условий раскрытия струи и требующегося коэффициента эжекции для вентиляции бокса при испытаниях, Для перераспределения потока внутри

30 глушителя для наружного и внутреннего контуров на внутреннем контуре может быть установлена диафрагма перекрываю« шая часть площади внутреннего контура глушителя.

Выполнение элементов конструкции глушителя в соответствии с предлагаемы ми выше соотношениями позволяет получить экономичное шумоглущащее устройство для снижения шума выхлопной струи двухконтурных турбореактивных двигате4в лей с высокой акустической эффективно- стью во всем нормируемом диапазоне частот 30-40 дБ на низких частотах и 45-60 дБ на средних и высоких.

Формула изобретения

1. Глушитель шума газовой струи преимущественно для двухконтурных турбореактивных двигателей с наружным и внутренним контурами и с выхлопными соплами, содержащий цилиндрический ког пус со эвукопоглотителями, эакреплвннь ми на его в. утренней поверхности, о т . л и ч в ю m и и с я тем, что, с целью п»Вышения эффективности шумоглушения путем разделения газового потока. on снабжен двухступенчатым эжектором размещенным концентрично внутри корпуа и обращенным етупенью с меньшим диаметром в сторону сопла, причем отно. ительиые размеры элементов глушителя

819374 8 выполнены в соответствии со следующими Рн - плошадь сопла наружного соотношениями: контура двигателя.

2. Глушитель па и. i, о т л н ч а ю1., ш и и с я тем, что эжектор выполнен

В" О, О 1 „.,у„.„.„„.., .а„ри .

D 2 . Ь

3. Глушитель па пп. 1 и 2, о т л и—

С Ь О ч а ю ш и и с я тем что звукопогло - шающий материал эжектора облицован с 4 ; 0,1 — 0,2й 4д gс Р„с 83 двух сторон звукопрозрачной оболочкой.

4. Глушитель по пп. 1-3, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что звукопоглог е, О., 0 - внутренние диаметры первой ч а ю ш

s второй ступеней эжектора; щающий материал второй ступени эжекб - диаме сопла внутреннего тора разделен звуконепроницаемой перегородкой на два слоя в соответствии со контура двигателя;

В,е

2 — длины перво и и второй сту- 15 следующими соотношениями о4

О 5 пеней эжектора; 0,1 а - — 0;4; 0,1

ЭУ»

6 — РасстоЯние от сопла внутрен- где у а вн е с о у»

О 4 него койтура двигателя до копоглошаюшего -материала, корпуса глушителя:, . 6 - толшш е наружного слоя зву о- толщина звукопоглошаюшего > поглошающего материала. материала первой ступени 5. Глушитель по пп. 1-4, о т л ив эжектора; ч а ю ш и и с я тем, что на входе в толщина звукопоглотаюше корпус и перед первой ступенью эжек2 го материала второй сту тора установлены диафрагмы. пени эжектора;

6 толщина звукопоглотите- Источники информации, 3 принятые во внимание при экспертизе ля корпуса;.

Г бодного сече- l. Авторское с видетельство СССР

И,"

- площадь сво д ния между корпусом и втоРпУсом и вто- 3Ф 539461, кл.. V 0» М 1 1О опублик рой ступенью за 1976.

8 19374

Составитель Н. Игнатович

Редактор Ж. Рожкова Техред М.Голннка - Корректор С. Шекмар

Заказ 1239/7, Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП . Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4