CN108713094B - 声学装置、燃气涡轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及声学装置、燃气涡轮。声学装置(4)具备：多孔板(32)，其在板厚方向的一侧供主流流通，且具有沿板厚方向贯通多孔板的多个孔部(34)；以及壳体(33)，其设置在多孔板(32)的板厚方向另一侧，且在壳体与多孔板(32)之间形成空间，孔部(34)的至少板厚方向一侧的部分向主流的流通方向的一侧以及另一侧中的至少一方倾斜。

Description

声学装置、燃气涡轮
技术领域
本发明涉及声学装置、燃气涡轮。
本申请基于2016年03月03日向日本申请的日本特愿2016-041543号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
已知例如在用于燃气涡轮的燃烧器中，会产生包括燃料燃烧时产生的燃烧声、在流体与其他构件之间产生的刮擦声等在内的噪声。这样的噪声(声学振动)成为在特定的频带引起与其他构件的共振的原因之一。在共振严重的情况下，也存在使装置整体产生自激振动的可能性。并且，在为燃气涡轮的情况下，根据设置的环境等而存在容许的噪声等级极低的情况，因此对上述那样的噪声的降低对策的要求提高。
作为用于降低燃烧器的声学振动的技术，已知下述专利文献1所记载的被称为声学阻尼器的装置。该声学阻尼器具备形成亥姆霍兹共振器的空洞部、以及一端与该空洞部连通且另一端与燃气涡轮的腔室内连通的颈部。尤其是，颈部沿在腔室内流动的刮擦流的流动正交的方向延伸。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-86877号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在此，在将声波考虑为粒子(声学粒子)的情况下，在颈部内流通的该声学粒子的动能由颈部的上游侧与下游侧之间的差压决定。然而，在如上述那样刮擦流的流动方向与颈部内的声波的行进方向正交的情况下，无法对声学粒子充分地赋予上述的动能，因此无法将声波充分地朝向空洞部引导。从而，声音(噪声)的降低效果可能会受到限制。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供提高噪声降低效果的声学装置。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一方式，声学装置具备：多孔板，其在板厚方向的一侧供主流流通，且具有沿所述板厚方向贯通所述多孔板的多个孔部；以及壳体，其设置在所述多孔板的板厚方向另一侧，且在所述壳体与所述多孔板之间形成空间，所述孔部的至少所述板厚方向一侧的部分向所述主流的流通方向的一侧以及另一侧中的至少一方倾斜。根据该结构，能够使主流的流通方向与孔部的延伸方向(即，声波的粒子前进的方向)以互不正交的方式交叉。
在此，对在孔部内流通的声波的粒子赋予的动能的大小取决于多孔板的两侧的差压。该差压的大小主要由形成主流的声学粒子的动压决定。并且，动压的大小由主流的速度矢量与孔部内的声学粒子的速度矢量的内积的大小来支配。于是，通过如上述那样使主流的流通方向与孔部的延伸方向以不相互正交的方式交叉，能够使主流的速度矢量与孔部内的声学粒子的速度矢量的内积大于零。由此，能够增大在孔部内流通的声波的动能。即，能够朝向壳体内部的空间而充分地导入声波。
根据本发明的第二方式，在上述第一方式的声学装置的基础上，也可以为，所述多孔板具有面向所述板厚方向的一侧的内侧板、以及在所述内侧板的所述板厚方向另一侧以重叠的状态设置的外侧板，所述孔部具有内侧孔部和外侧孔部，所述内侧孔部沿所述板厚方向贯通所述内侧板，并且向所述主流的流通方向的一侧以及另一侧中的至少一方倾斜，所述外侧孔部与所述内侧孔部连通，沿所述板厚方向贯通所述外侧板，并且在所述板厚方向上延伸。
在该结构中，多孔板由外侧板与内侧板形成，并且仅在内侧板形成的内侧孔部倾斜。由此，能够朝向壳体内部的空间而充分地导入声波。并且，仅内侧孔部倾斜，因此与使内侧孔部与外侧孔部均倾斜的情况相比，能够减轻多孔板的加工所需的难度、成本。
根据本发明的第三方式，在上述第二方式的声学装置的基础上，也可以为，所述内侧孔部的开孔尺寸设定为比所述外侧孔部的开孔尺寸大。
根据该结构，内侧孔部的开孔尺寸比外侧孔部的开孔尺寸大，因此外侧孔部的外周端缘向外侧孔部内露出。换言之，通过外侧孔部的外周端缘在孔部内形成台阶。该台阶形成对到达孔部内的声波的阻力，因此能够使声波更充分地衰减。另外，无需使内侧孔部的开孔尺寸与外侧孔部的开孔尺寸相互一致，因此能够更容易且低成本地制造多孔板。
根据本发明的第四方式，在上述第二方式的声学装置的基础上，也可以为，所述内侧孔部的开孔尺寸设定为比所述外侧孔部的开孔尺寸小。
根据该结构，内侧孔部的开孔尺寸比外侧孔部的开孔尺寸小，因此内侧孔部的外周端缘向外侧孔部内露出。换言之，通过内侧孔部的外周端缘在孔部内形成台阶。该台阶形成对到达孔部内的声波的阻力，因此能够使声波更充分地衰减。另外，无需使内侧孔部的开孔尺寸与外侧孔部的开孔尺寸相互一致，因此能够更容易且低成本地制造多孔板。
根据本发明的第五方式，在上述第一至第四方式中的任一方式的声学装置的基础上，也可以为，在所述多孔板的与所述主流接触的面的各所述孔部的上游侧形成有凹凸形状。
根据该结构，从孔部的上游侧流通而来的主流的流动方向通过在该孔部的上游侧形成的凹凸形状而变更。由此，能够使孔部的延伸方向与主流的流动方向以不相互正交的方式交叉。从而，能够朝向壳体内部的空间而充分地导入声波。
根据本发明的第六方式，也可以为，在上述的声学装置中，具备：多孔板，其在板厚方向的一侧供主流流通，且具有沿所述板厚方向贯通所述多孔板的多个孔部；以及壳体，其设置在所述多孔板的板厚方向另一侧，且在所述壳体与所述多孔板之间形成空间，在所述多孔板的与所述主流接触的面的各所述孔部的上游侧形成有凹凸形状。
根据该结构，从孔部的上游侧流通而来的主流的流动方向通过在该孔部的上游侧形成的凹凸形状而变更。由此，能够使孔部的延伸方向与主流的流动方向以不相互正交的方式交叉。从而，能够朝向壳体内部的空间而充分地导入声波。
根据本发明的第七方式，燃气涡轮具备：压缩机，其生成高压空气；燃烧器，其通过使燃料与所述高压空气混合并燃烧而生成燃烧气体；第一至第六方式中的任一方式的声学装置，其安装于所述燃烧器；以及涡轮，其由所述燃烧气体驱动。
根据该结构，能够得到噪声充分降低的燃气涡轮。
发明效果
根据本发明，能够提供提高噪声降低效果的声学装置以及燃气涡轮。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的燃气涡轮的结构的示意图。
图2是示出本发明的第一实施方式的燃烧器的结构的示意图。
图3是示出本发明的第一实施方式的声学装置的结构的图。
图4是示出本发明的第一实施方式的声学装置的结构的图。
图5是本发明的第一实施方式的声学装置的主要部分放大剖视图。
图6是示出本发明的第一实施方式的声学装置的第一变形例的主要部分放大剖视图。
图7是示出本发明的第一实施方式的声学装置的第二变形例的主要部分放大剖视图。
图8是本发明的第二实施方式的声学装置的主要部分放大剖视图。
图9是示出本发明的第二实施方式的声学装置的第一变形例的主要部分放大剖视图。
图10是示出本发明的第二实施方式的声学装置的第二变形例的主要部分放大剖视图。
图11是示出本发明的第二实施方式的声学装置的第三变形例的主要部分放大剖视图。
图12是本发明的第三实施方式的声学装置的主要部分放大剖视图。
图13是示出本发明的第三实施方式的声学装置的变形例的主要部分放大剖视图。
图14是本发明的第四实施方式的声学装置的主要部分放大剖视图。
图15是示出本发明的第四实施方式的声学装置的变形例的主要部分放大剖视图。
图16是本发明的第五实施方式的声学装置的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照图1～图5对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的声学装置4安装于燃气涡轮1的燃烧器3。燃气涡轮1具备压缩机2、上述燃烧器3、以及涡轮5。
压缩机2具有沿轴线As延伸的压缩机转子6、以及从外周侧覆盖该压缩机转子6的压缩机外壳7。压缩机转子6呈以轴线As为中心的柱状，在其外周面安装有压缩机动叶8。压缩机动叶8在相对于轴线As的周向上隔开间隔地排列有多个，由此形成一个压缩机动叶段9。在压缩机转子6上，这样的压缩机动叶段9在轴线As方向上隔开间隔地设置有多列。
在压缩机外壳7的内周侧，设置有以在轴线As方向上与上述的压缩机动叶8互不相同的方式排列的多列压缩机静叶段11。该压缩机静叶段11与上述压缩机动叶段9同样地，具有在轴线As的周向上隔开间隔地排列的多个压缩机静叶10。
燃烧器3使燃料与由压缩机2生成的高压空气混合并燃烧，从而生成高温高压的燃烧气体。该燃烧气体被送往后述的涡轮5而驱动该涡轮5。
涡轮5具有沿轴线As延伸的涡轮转子12、以及从外周侧覆盖该涡轮转子12的涡轮外壳13。涡轮转子12呈以轴线As为中心的柱状，在其外周面安装有涡轮动叶14。涡轮动叶14在相对于轴线As的周向上隔开间隔地排列有多个，由此形成一个涡轮动叶段15。在涡轮转子12上，这样的涡轮动叶段15在轴线As方向上隔开间隔地设置有多列。
在涡轮外壳13的内周侧，设置有以在轴线As方向上与上述的涡轮动叶14互不相同的方式排列的多列涡轮静叶段17。该涡轮静叶段17具有在轴线As的周向上隔开间隔地排列的多个涡轮静叶16。
压缩机转子6与涡轮转子12位于同轴(轴线As)上且相互连结而形成燃气涡轮转子18。在该燃气涡轮转子18的轴端连接有例如发电机20。另外，压缩机外壳7与涡轮外壳13相互连结而形成燃气涡轮外壳19。
在如以上那样构成的燃气涡轮1中，通过压缩机转子6旋转，从而压缩机2生成高压空气。并且，该高压空气被导入燃烧器3并与燃料一起燃烧，由此生成高温高压的燃烧气体。接下来，燃烧气体被导入涡轮5，与上述涡轮动叶14以及涡轮静叶16依次碰撞，由此对涡轮转子12(燃气涡轮转子18)赋予动能。通过该动能，燃气涡轮转子18绕轴线As旋转。燃气涡轮转子18的旋转被与轴端连结的发电机20导出，用于发电等。
接下来，参照图2和图3对燃烧器3的结构进行说明。燃烧器3具有支承于外筒21且供给燃料的喷嘴22、将从喷嘴22供给的燃料与从压缩机2供给的压缩空气向内侧供给的内筒23、以及与内筒23的下游侧连接的尾筒24。
喷嘴22将燃料以及压缩空气混合而成的预混合气体向内筒23的内侧供给。
内筒23呈以燃烧器轴线Ac为中心的圆筒状。燃烧器轴线Ac沿与上述的轴线As交叉的方向延伸。在内筒23的下游侧的端部连接有尾筒24。从喷嘴22供给的燃料在内筒23内侧与压缩空气混合之后燃烧而生成燃烧气体。燃烧气体经由尾筒24向涡轮5供给。
需要说明的是，在本实施方式中使用的上游、下游、上游侧、下游侧等表达方式表示在内筒23的内侧和尾筒24的内侧流动的燃烧气体G的流动。即，以上述的尾筒24为基准将设置有喷嘴22的一侧称为上游侧，以喷嘴22为基准将设置有尾筒24的一侧称为下游侧。另外，燃烧气体的流动方向是指沿着燃烧器轴线Ac方向的方向。并且，有时将在内筒23内和尾筒24内流动的燃烧气体的流动称为“主流”。
尾筒24具备入口环25、中央环26、以及出口环27。入口环25是与上述的内筒23的下游侧端部连接的大致圆筒状的构件。入口环25的内径与外径沿燃烧器轴线Ac而大致恒定。入口环25的下游侧的端部经由尾筒台阶部28而与后述的中央环26连接为一体。需要说明的是，尾筒台阶部28通过使入口环25的径向上的尺寸急剧缩小而形成。内筒23的下游侧的端部在燃烧器轴线Ac方向上向入口环25的内侧插入至比该尾筒台阶部28靠上游侧的位置。
中央环26是与上述的尾筒台阶部28的下游侧连接且以燃烧器轴线Ac为中心的大致圆筒状的构件。中央环26的径向上的尺寸设定为比上述的入口环25的径向上的尺寸小。中央环26也与入口环25同样地，径向上的尺寸设定为大致恒定。
并且，如图4所示，尾筒24(入口环25、中央环26、出口环27)由在燃烧器轴线Ac的径向上层叠的两个板形成。更具体而言，尾筒24具有面向板厚方向的一侧(径向内侧)的内侧板29、以及面向板厚方向的另一侧(径向外侧)的外侧板30。内侧板29与外侧板30设为在板厚方向上相互重叠的状态。
在外侧板30的径向内侧，作为一例形成有被称为MT翅片的冷却流路。该冷却流路由以从外侧板30的径向内侧的面朝向径向外侧凹陷的方式形成的多个凹槽31形成。凹槽31沿燃烧器轴线Ac的周向隔开间隔地形成有多列。在燃气涡轮外壳19内流通的压缩空气在该冷却流路内流通。由此，能够保护尾筒24自身免受燃烧气体的辐射热等的影响。
并且，在尾筒24的各部(入口环25、中央环26、出口环27)中的中央环26安装有用于减轻由燃烧器3产生的燃烧声、在燃烧气体与尾筒24之间产生的刮擦声等的声学装置4。声学装置4具备在上述的中央环26的一部分形成的多孔区域32、以及通过覆盖该多孔区域32来形成空间的壳体33。
多孔区域32是形成中央环26的燃烧器轴线Ac方向上的一部分的区域。
在该多孔区域32形成有在中央环26的板厚方向上贯通的多个孔部34。更具体而言，上述的孔部34沿中央环26的外周面而在周向上等间隔地排列为环状。中央环26中的形成有上述孔部34的区域设为上述的多孔区域32(多孔板)。在该多孔区域32的径向内侧的区域流通有作为燃烧气体的主流。该主流沿多孔区域32的面流动。换言之，主流的流通方向与多孔区域32的径向内侧的面平行。
并且，多孔区域32被壳体33从外周侧覆盖。更详细而言，如图4所示，该壳体33具有在燃烧器轴线Ac的径向上与中央环26的外周面隔开间隔地延伸的主板35、以及将该主板35与中央环26的外周面之间在径向上连接的一对侧板36。另外，壳体33沿中央环26的外周面而在燃烧器轴线Ac的周向上延伸。即，该壳体33在壳体与多孔区域32之间形成环状的空间。
如图4以及图5所示，上述的孔部34的延伸方向相对于主流的流通方向倾斜。更具体而言，孔部34随着从多孔区域32的径向外侧朝向内侧而从主流的流通方向上的一侧(上游侧)朝向另一侧(下游侧)延伸。另外，各个孔部34在从板厚方向观看时具有圆形的剖面。
并且，如图5所示，各个孔部34通过使在外侧板30形成的外侧孔部37与在内侧板29形成的内侧孔部38相互连通而形成。
在本实施方式中，上述的外侧孔部37的开孔尺寸与内侧孔部38的开孔尺寸设定为彼此相等。换言之，外侧孔部37与内侧孔部38之间没有形成台阶等。需要说明的是，上述的开孔尺寸是指具有圆形剖面的孔部34的直径、或半径。
接下来，对本实施方式的燃气涡轮1、以及声学装置4的动作进行说明。
如上述那样，在运转燃气涡轮1时，首先通过外部的驱动源来驱动燃气涡轮转子18旋转，由此向压缩机2的内部导入外部空气。被导入压缩机2的空气伴随着压缩机2的驱动而于在上述的压缩机动叶8、以及压缩机静叶10之间流通的期间被依次压缩而成为高压空气。
该高压空气通过燃气涡轮外壳19而被导入燃烧器3内。在燃烧器3内，该高压空气与燃料混合，由此生成预混合气体。对该预混合气体点火，由此生成高温高压的燃烧气体。接下来，燃烧气体被导入至涡轮5内，由此驱动该涡轮5旋转。连续地反复进行这样的循环，由此使燃气涡轮1运转。
在此，在上述的燃烧器3中，产生与预混合气体的燃烧相伴的燃烧声、与燃烧气体(主流)的流通相伴的刮擦声等。这样的噪声(声学振动)成为在特定的频带引起与其他构件的共振的原因之一。在共振严重的情况下，也存在使装置整体产生自激振动的可能性。并且，根据设置燃气涡轮1的环境等而存在容许的噪声等级极低的情况。
于是，在本实施方式的燃气涡轮1中，以噪声的降低为目的而安装有上述的声学装置4。声学装置4通过向在尾筒24(中央环26)的多孔区域32安装的壳体33内的空间导入噪声(声波)而使之衰减。即，为了充分地发挥声学装置4的效果，优选通过孔部34来捕捉更多的声波。
在本实施方式的声学装置4中，如上述那样孔部34的延伸方向相对于在尾筒24内流通的主流的方向倾斜，因此能够向孔部34内导入充分的声波。以下，根据将声波作为声学粒子来处理的情况对其理由进行说明。
首先，在将主流的速度矢量设为u时，关于主流的行为，以下述的(1)式示出的运动方程式(欧拉公式)成立。
【数学式1】
Figure BDA0001781892590000091
需要说明的是，ρ为形成主流的流体的密度，P为主流区域的压力。
接下来，对上述的(1)式应用矢量的三重积的公式，由此导出下述的(2)式。
【数学式2】
Figure BDA0001781892590000092
在此，ω为涡度。
并且，对(2)式实施空间积分，由此导出下述(3)式。
【数学式3】
Figure BDA0001781892590000093
需要说明的是，V为孔部34的容积，S为孔部34的截面积。另外，uA为壳体33内的声学粒子的速度矢量，uB为主流侧的粒子的速度矢量。同样地，PA为壳体33内的压力，PB为主流侧的压力。
在此，在孔部34的主流侧产生停滞，因此在(3)式中主要仅考虑声学粒子的速度即可。另外，可以忽视壳体33内的空间的粒子速度。由此，根据上述(3)式导出下述(4)式。
【数学式4】
Figure BDA0001781892590000101
在此，(4)式的左边是表示主流侧与壳体33侧之间的差压的项。该差压成为对通过孔部34内的声学粒子赋予的力。右边第一项在以时间平均来看时为零。从而，根据(4)式可知，对孔部34内的声学粒子赋予的力(即，主流侧的声能)通过由右边第二项示出的涡度和由该第三项示出的基于粒子速度的动压来表达。即，若能够增大上述的值，则能够通过声学装置4吸收更多的声能。
在此，在本实施方式的声学装置4中，无意基于旋涡的生成实现噪声降低，因此仅着眼于动压的效果。此时，主流侧的声学粒子的速度矢量uB能够如下述(5)式那样记述。
【数学式5】
Figure BDA0001781892590000102
需要说明的是，
Figure BDA0001781892590000103
表示主流的平均流量，
uB’表示通过孔部34的声学粒子的速度的变动量。
通过该(5)式，上述的(4)式的右边第三项(表示动压的效果的项)能够如下述(6)式那样记述。
【数学式6】
Figure BDA0001781892590000104
在此，右边第一项为主流的流速分量，因此不会对孔部34内的声学粒子的速度变动造成影响。另外，右边第二项为微小量的平方项，因此可以忽视。从而，根据(6)式可知，对孔部34内的声学粒子赋予的力能够由右边第三项所示的两个矢量的内积的值的大小来支配。更详细而言，动压的大小由主流的速度矢量与孔部34内的声波的粒子的速度矢量的内积的大小来支配。
在此，根据本实施方式那样的结构，通过使主流的流通方向与孔部34的延伸方向以不相互正交的方式交叉，能够使主流的速度矢量与孔部34内的声波的粒子的速度矢量的内积大于零。
即，能够增大在孔部34内流通的声波的动能。由此，能够朝向壳体33内部的空间而充分地导入声波。从而，能够充分地降低由燃烧器3产生的噪声(声学振动)。另外，通过将这样的燃烧器3应用于燃气涡轮1，能够降低基于上述声学振动的燃气涡轮1中产生共振的可能性。
[第一实施方式的第一变形例]
需要说明的是，在上述的第一实施方式中，对孔部34随着从多孔区域32的径向外侧朝向内侧而从主流的流通方向上的上游侧朝向下游侧延伸的例子进行了说明。然而，只要如上述那样主流的速度矢量与孔部34的延伸方向以不正交的方式交叉，则上述的两个矢量的内积的值大于零，因此孔部34的延伸方向不被第一实施方式限定。作为其他例子，如图6所示，也可以为，孔部34随着从多孔区域32的径向内侧朝向外侧而从主流的流通方向上的上游侧朝向下游侧延伸。
[第一实施方式的第二变形例]
并且，如图7所示，孔部34也可以通过随着从径向外侧朝向内侧而逐渐扩径，从而呈漏斗状。根据这样的结构，也可以使孔部34内的声学粒子的速度矢量相对于主流的速度矢量而以不正交的方式倾斜。根据上述的结构，也能够得到与上述第一实施方式同样的效果。
[第二实施方式]
接下来，参照图8对本发明的第二实施方式进行说明。在本实施方式的声学装置39中，仅孔部40的形状与上述第一实施方式的声学装置4不同。更具体而言，孔部40由在外侧板30形成的外侧孔部41以及在内侧板29形成的内侧孔部42形成。外侧孔部37在相对于燃烧器轴线Ac的径向上延伸。另一方面，内侧孔部42相对于径向倾斜。更详细而言，内侧孔部42随着从径向外侧朝向内侧而从主流的流通方向上的一侧(上游侧)朝向另一侧(下游侧)延伸。另外，内侧孔部42的开孔尺寸与外侧孔部41的开孔尺寸彼此相等。
在该结构中，多孔板由外侧板30与内侧板29形成，并且仅在内侧板29形成的内侧孔部42倾斜。由此，基于与上述的第一实施方式同样的作用，能够朝向壳体33内部的空间而充分地导入声波(声学粒子)。
并且，仅内侧孔部42倾斜，因此与使内侧孔部42与外侧孔部41均倾斜的情况相比，能够减轻多孔板的加工所需的难度、成本。另一方面，在内侧孔部42与外侧孔部41这两方倾斜的情况下，必须在内侧板29与外侧板30形成倾斜地延伸的开孔。将这样倾斜地延伸的开孔形成于板材一般会导致高成本化。然而，在本实施方式中，仅在一方的板材(内侧板29)形成倾斜的开孔，因此能够避免上述那样的高成本化。
[第二实施方式的第一变形例]
需要说明的是，在上述的第二实施方式中，对将内侧孔部42的开孔尺寸与外侧孔部41的开孔尺寸设定为彼此相等的例子进行了说明。基于这一点，上述第二实施方式的结构依然要求高加工精度。然而，像这样要求高加工精度也可能会成为实现装置的量产化方面的阻碍。于是，例如如图9和图10所示，也能够采用内侧孔部42的开孔尺寸与外侧孔部41的开孔尺寸互不相同的结构。
在图9的例子中，更具体而言，内侧孔部42的开孔尺寸设定为比外侧孔部41的开孔尺寸稍大。即，在从孔部40的径向内侧(主流侧)观看的情况下，包括外侧孔部41的外周端缘在内的一部分区域在该孔部40内露出。即，通过该外周端缘在孔部40的内部形成台阶部43。
这样的台阶部43形成对到达孔部40内的声学粒子的阻力，因此能够使由孔部40捕捉的声波更充分地衰减。另外，无需使内侧孔部42的开孔尺寸与外侧孔部41的开孔尺寸相互一致，因此能够更容易且低成本地制造多孔板。
[第二实施方式的第二变形例]
并且，如图10所示，也可以将内侧孔部42的开孔尺寸设定为比外侧孔部41的开孔尺寸稍小。根据这样的结构，通过外侧孔部41的外周端缘在孔部40内形成台阶部43。该台阶部43形成对到达孔部40内的声学粒子的阻力，因此能够使声波更充分地衰减。另外，无需使内侧孔部42的开孔尺寸与外侧孔部41的开孔尺寸相互一致，因此能够更容易且低成本地制造多孔板。
[第二实施方式的第三变形例]
另外，在有意实现进一步的加工的容易性的情况下，也能够采用如图11所示那样的结构。在该图所示的结构中，仅内侧孔部42的下游侧端面42B相对于主流的流通方向倾斜。更详细而言，该下游侧端面42B随着从径向外侧朝向内侧而逐渐从上游侧朝向下游侧倾斜延伸。
在形成这样的孔部40时，现实的做法是经过如下的工序，即，首先将具有均匀的开孔尺寸的孔形成于多孔区域32(多孔板)，然后使用扩孔器等工具仅朝向下游侧对该孔进行扩径。即，根据这样的结构，与孔部40的壁面整体倾斜的结构相比，加工所要求的精度的容许范围宽，因此能够更容易地构成孔部40。
[第三实施方式]
接下来，参照图12对本发明的第三实施方式进行说明。如该图所示，在本实施方式中，孔部45在相对于燃烧器轴线Ac的径向上延伸。换言之，孔部45与多孔区域32(多孔板)的板厚方向平行地延伸。并且，在该孔部45的径向内侧且主流的上游侧的区域设置有凸部46(凹凸形状)。该凸部46从多孔板的径向内侧的面进一步朝向径向内侧突出。另外，凸部46在从相对于燃烧器轴线Ac的周向观看时呈剖面半圆形。
根据这样的结构，如该图中的箭头所示，能够对主流的流动引起扰动。更详细而言，从上游侧流过来的主流与凸部46碰撞，由此从多孔板的表面局部地剥离。剥离后的流动分量再次沿凸部46的表面朝向径向外侧且下游侧流动。即，向通过凸部46的主流附加朝向孔部45的方向的分量。
即，根据上述的结构，从孔部45的上游侧流通而来的主流的流动方向通过在该孔部45的上游侧形成的凸部46而变更。由此，能够使孔部45的延伸方向与主流的流动方向以互不正交的方式交叉。从而，与上述的各实施方式同样地，能够朝向壳体33内部的空间而充分地导入声学粒子。
[第三实施方式的变形例]
需要说明的是，在上述第三实施方式中，对孔部45在燃烧器轴线Ac的径向上延伸的例子进行了说明。然而，孔部45的形状不限定于上述，例如如图13所示，也可以相对于主流的流通的方向倾斜。换言之，也能够在上述的第一实施方式的孔部34的上游侧的区域设置在第三实施方式中说明的凸部46。
根据这样的结构，基于在上述第一实施方式以及第三实施方式中说明的作用，能够向孔部45内更充分地导入声学粒子。由此，能够进一步降低噪声。
[第四实施方式]
接下来，参照图14对本发明的第四实施方式进行说明。如该图所示，本实施方式的孔部47在相对于燃烧器轴线Ac的径向上延伸。并且，在该孔部47的径向内侧且主流的上游侧的区域设置有凹部48(凹凸形状)。该凹部48从多孔板的径向内侧的面进一步朝向径向外侧而凹陷。另外，凹部48在从相对于燃烧器轴线Ac的周向观看时呈剖面三角形状。
根据这样的结构，与上述第三实施方式同样地，能够对主流的流动引起扰动(图14中的箭头)。更详细而言，从上游侧流过来的主流朝向凹部48内而流动方向发生变更。脱离凹部48后的流动分量朝向径向内侧且下游侧流动。即，向通过凹部48的主流附加远离孔部47的方向的分量。
即，根据上述的结构，从孔部47的上游侧流通而来的主流的流动方向通过在该孔部47的上游侧形成的凹部48而变更。由此，能够使孔部47的延伸方向与主流的流动方向以互不正交的方式交叉。从而，与上述的各实施方式同样地，能够朝向壳体33内部的空间而充分地导入声学粒子。
[第四实施方式的变形例]
需要说明的是，在上述第四实施方式中，对孔部47在燃烧器轴线Ac的径向上延伸的例子进行了说明。然而，孔部47的形状不限定于上述，例如如图15所示，也可以相对于主流的流通的方向倾斜。换言之，也能够在上述的第一实施方式的孔部34的上游侧的区域设置在第四实施方式中说明的凹部48。
根据这样的结构，基于在上述第一实施方式以及第四实施方式中说明的作用，能够向孔部47内更充分地导入声学粒子。由此，能够进一步降低噪声。
[第五实施方式]
接下来，参照图16对本发明的第五实施方式进行说明。在上述的各实施方式中，对形成尾筒24的内侧板29以及外侧板30中的至少任一方的开孔相对于主流的流通方向倾斜的例子进行了说明。然而，孔部34的结构不限定于上述，也能够采用例如图16所示那样的结构。
在图16所示的例子中，在内侧板29的径向内侧的面设置有在图5至图15中省略了图示的TBC层49(Thermal Barrier Coating层：热障涂层)。
该TBC层49出于保护尾筒24(内侧板29)的内周面免受燃烧气体(主流)的辐射热等的影响的目的而实施。TBC层49具有比内侧板29小的厚度尺寸(径向尺寸)。另外，TBC层49通过在涂布最初的凝胶状的药剂后使之硬化而形成。即，能够对该TBC层49实施切削加工等。从而，在图16的例子中，孔部50以贯通外侧板30、内侧板29、以及TBC层49的方式形成，并且仅在TBC层49形成的开孔50B相对于主流的流通方向倾斜。根据这样的结构，也能够得到与上述的各实施方式相同的作用效果。
并且，在上述的各实施方式中，对声学装置4设置于燃气涡轮1的燃烧器3的例子进行了说明。然而，声学装置4的应用对象不限定于燃气涡轮1，只要是可能会伴随着流体的流通而产生噪声的装置，声学装置4能够适合地应用于任何装置。作为燃气涡轮1以外的应用例，可以考虑用于工厂的排烟设备的烟囱、机动车的排气筒等。在这样的装置中，通过使用上述的实施方式的声学装置4，也能够充分地减轻噪声，并且能够抑制声学振动引起的共振的产生。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供使噪声降低效果提高的声学装置以及燃气涡轮。
附图标记说明
1…燃气涡轮
2…压缩机
3…燃烧器
4…声学装置
5…涡轮
6…压缩机转子
7…压缩机外壳
8…压缩机动叶
9…压缩机动叶段
10…压缩机静叶
11…压缩机静叶段
12…涡轮转子
13…涡轮外壳
14…涡轮动叶
15…涡轮动叶段
16…涡轮静叶
17…涡轮静叶段
18…燃气涡轮转子
19…燃气涡轮外壳
20…发电机
21…外筒
22…喷嘴
23…内筒
24…尾筒
25…入口环
26…中央环
27…出口环
28…尾筒台阶部
29…内侧板
30…外侧板
31…凹槽
32…多孔区域
33…壳体
34…孔部
35…主板
36…侧板
37…外侧孔部
38…内侧孔部
39…声学装置
40…孔部
41…外侧孔部
42…内侧孔部
43…台阶部
44…台阶部
45…孔部
46…凸部
47…孔部
48…凹部
49…TBC层
50…孔部
Ac…燃烧器轴线
As…轴线。

Claims (9)

1.一种声学装置，具备：
多孔板，其在板厚方向的一侧供主流流通，且具有沿所述板厚方向贯通所述多孔板的多个孔部；以及
壳体，其设置在所述多孔板的所述板厚方向的另一侧，且在所述壳体与所述多孔板之间形成空间，
所述孔部随着从所述板厚方向的所述一侧即所述主流侧朝向所述板厚方向的另一侧即所述壳体侧而从所述主流的流通方向上的上游侧朝向下游侧倾斜，由此构成为所述主流的速度矢量与所述孔部内的声波的粒子的速度矢量的内积大于零。
2.根据权利要求1所述的声学装置，其中，
所述多孔板具有面向所述板厚方向的一侧即所述主流侧的内侧板、以及在所述内侧板的所述板厚方向的另一侧即所述壳体侧以重叠的状态设置的外侧板，
所述孔部具有内侧孔部和外侧孔部，
所述内侧孔部沿所述板厚方向贯通所述内侧板，并且从所述主流的流通方向的上游侧朝向下游侧倾斜，
所述外侧孔部与所述内侧孔部连通，沿所述板厚方向贯通所述外侧板，并且在所述板厚方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的声学装置，其中，
所述内侧孔部的开孔尺寸设定为比所述外侧孔部的开孔尺寸大。
4.根据权利要求2所述的声学装置，其中，
所述内侧孔部的开孔尺寸设定为比所述外侧孔部的开孔尺寸小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的声学装置，其中，
在所述多孔板的与所述主流接触的面的各所述孔部的上游侧形成有凹凸形状，该凹凸形状为凹部以及凸部的至少一方。
6.根据权利要求5所述的声学装置，其中，
所述凹凸形状为凹部，所述凹部呈剖面三角形状。
7.根据权利要求5所述的声学装置，其中，
所述凹凸形状为凸部，所述凸部呈剖面半圆形。
8.根据权利要求2所述的声学装置，其中，
在所述内侧板的所述板厚方向的所述一侧的面设置有热障涂层。
9.一种燃气涡轮，具备：
压缩机，其生成高压空气；
燃烧器，其通过使燃料与所述高压空气混合并燃烧而生成燃烧气体；
权利要求1至8中任一项所述的声学装置，其安装于所述燃烧器；以及
涡轮，其由所述燃烧气体驱动。
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