CN109073221A - 燃烧室衬里的高频声学阻尼器 - Google Patents
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Abstract
提供一种声学阻尼装置,包括:共振管,限定具有预定特征长度的共振腔以及限定腔开口的管端;以及外壳,配置成以可逆方式将所述管端固定成与衬里所包封的流体体积流体连通。腔开口与共振腔连接。外壳包括紧压在所述衬里的穿孔区域上的通风套圈。通风套圈限定套圈开口,套圈开口与衬里的穿孔区域以及腔开口对准以形成流体体积与共振腔之间的所述流体连通。
Description
背景技术
本发明大体上涉及涡轮机,特别是燃气涡轮发动机,并且更确切地说,涉及用于控制燃气涡轮发动机燃烧器中的动态压力脉冲的声学阻尼设备。
燃气涡轮发动机的燃烧器中可能由于常规操作条件而产生声学压力波动或压力脉冲,具体取决于燃烧空气化学计量、总质量流量和其他操作条件。燃气涡轮机燃烧器越来也多地使用稀薄预混燃烧系统运行,其中燃料和空气在火焰反应区域的上游均匀地混合,以减少氮氧化物或氧化亚氮(NOx)排放物。这些燃烧系统操作在“稀薄”燃料-空气比率或当量比维持低火焰温度以限制不需要的气体NOx排放物的产生。但是,使用稀薄预混燃烧系统的燃气涡轮机燃烧器的操作还与燃烧不稳定性相关联,所述燃烧不稳定性趋于在燃烧器中产生不可接受的高动态压力波动,进而导致硬件损坏和其他操作问题。燃烧不稳定性所引起的压力脉冲可能对燃气涡轮发动机造成不良影响,包括燃烧器硬件的机械和热疲劳。
飞行器发动机所衍生的包括相对较短和紧凑的燃烧器设计的环状燃烧系统还易于由于燃烧器内产生复杂的主要声学压力波动而受损。这些复杂的声学压力波动模式的特征在于具有与两个反射表面之间的静止(standing)轴向波动模式相连的周向模式。两个反射表面中的每个反射表面位于与压缩机出口导叶(OGV)和涡轮喷嘴入口相对应的燃烧器端。所述复杂的声学压力波动模式产生穿过整个燃烧系统的高动态压力波动。
若干现有方法尝试抑制燃气涡轮发动机的操作期间发生不需要的压力脉冲,但成功效果有限。燃气涡轮发动机燃烧器内的压力脉冲可通过改变燃气涡轮发动机的操作条件,例如,提高燃烧温度来改进,这样可能导致NOx排放物不合期望的增加。其他现有方法使用复杂和潜在不可靠的工作控制系统,通过响应于安装在燃烧器内的传感器检测到燃烧器压力脉冲而产生抵消压力脉冲来动态控制燃气涡轮发动机燃烧器内的动态压力脉冲。其他现有方法利用无源式压力阻尼器,例如贯穿燃烧器的衬里的孔和/或设置在各种位置的去谐管。但是,无源式压力阻尼器仅在具体固定振幅和频率下有效,因此由于燃烧器内不同的压力脉冲的振幅和频率而导致无源式压力阻尼器的用途有限。此外,现有的压力阻尼器设计成从穿过燃烧器衬里的开口伸出,从而形成高热应力的结构易损区域。
发明内容
在一个方面中,声学阻尼装置包括:共振管,所述共振管限定具有预定特征长度的共振管以及限定腔开口的管端;以及外壳,所述外壳配置成以可逆方式将管端固定成与衬里所包封的流体体积流体连通。所述腔开口与所述共振腔连接。所述外壳包括紧压在所述衬里的穿孔区域上的通风套圈(vented ferrule)。所述通风套圈限定套圈开口。所述衬里的穿孔区域、所述套圈开口和所述共振腔开口对准以形成所述流体体积与所述共振腔之间的流体连通。具体地:
在进一步方面中,抑制衬里所包封的流体体积内的压力波动的方法包括形成穿过衬里的穿孔区域。所述穿孔区域包括衬里的外表面到与所述流体体积相邻的衬里的内表面之间的多个开口。所述方法进一步包括将声学阻尼装置连接到与所述穿孔区域对准的外表面。所述声学阻尼装置包括外壳和共振管。所述共振管包括由预定特征长度形成的共振腔,以及限定共振腔开口的第一端。所述方法进一步包括将所述外壳紧压到所述穿孔区域上的外表面。所述外壳包括限定套圈开口的通风套圈。所述方法进一步包括将所述第一端连接到所述外壳,其中所述穿孔区域、所述套圈开口和所述共振腔开口对准以形成所述流体体积与所述共振室之间的流体连通。具体地:
在进一步方面中,燃气涡轮发动机包括与压缩机流体连通的燃烧器,所述燃烧器包括具有位于穿孔区域中的至少一个多个开口的燃烧器衬里。所述燃烧器衬里包封燃烧区域。所述燃烧器还包括至少一个声学阻尼装置。每个声学阻尼装置附接在所述至少一个多个开口中的每个对应多个开口上。所述声学阻尼装置中的每个声学阻尼装置包括共振管,所述共振管限定具有预定特征长度的共振腔。所述共振管包括开放管端。所述声学阻尼装置中的每个声学阻尼装置进一步包括外壳,所述外壳配置成以可逆方式将所述开放管端固定成与所述燃烧区域流体连通。所述外壳包括紧压在所述燃烧器衬里的一个穿孔区域上的通风套圈。所述通风套圈限定套圈开口。所述衬里的一个穿孔区域、所述套圈开口和所述开放管端对准以形成所述燃烧区域与所述共振室之间的流体连通。具体地:
附图说明
图1是包括燃烧器的示例性燃气涡轮发动机的示意图;
图2是具有可用于图1中所示的燃气涡轮发动机中的示例性声学阻尼器的燃烧器的截面示意图。
图3是图2中所示的示例性声学阻尼器的截面示意图。
图4是图2和图3中所示的示例性声学阻尼器的附接到燃烧器衬里的附接端的截面示意图。
图5是图4中所示的示例性声学阻尼器的附接端的截面分解示意图。
具体实施方式
应认识到,为便于理解,本申请全文中所用的术语“前”是指轴向定位在燃烧系统的燃料/空气进入侧的上游的方向和位置。应认识到,为便于理解,本申请全文中所用的术语“后”是指轴向定位在主旋转器的出口平面的下游的方向和位置。应进一步认识到,为便于理解,本申请全文中所用的术语“以可逆方式固定”是指使用可逆固定装置,包括但不限于诸如螺纹端和螺纹插座等可逆机械紧固件,将管端固定在声学阻尼装置的外壳内,以使管端可以在之后拆除的操作。
图1是示例性燃气涡轮发动机10的示意图,所述燃气涡轮发动机包括空气进入侧12、风扇组件14、核心发动机18、低压涡轮24和排气侧30。风扇组件14包括从转子盘16向外径向延伸的风扇叶片15阵列。核心发动机18包括串行流连通的高压压缩机19、燃烧器20和高压涡轮22。风扇组件14和低压涡轮24通过第一转子轴26连接,并且高压压缩机19和高压涡轮22通过第二转子轴28连接,以使风扇组件14、高压压缩机19、高压涡轮22和低压涡轮24串行流连通并且相对于燃气涡轮发动机10的中心旋转轴线32共轴对准。
在操作中,空气从空气进入侧12进入并且经由风扇组件14流到高压压缩机19。总气流62输送到燃烧器20。来自燃烧器20的气流驱动高压涡轮22和低压涡轮24,然后经由排气侧30从燃气涡轮发动机10排出。
图2是可用于燃气涡轮发动机10(如图1中所示)中的燃烧器20的截面示意图。燃烧器20包括外燃烧器34和内燃烧器36。每个燃烧器34和36包括导向旋转器38、主旋转器40和环状中心体42。环状中心体42定位在导向旋转器38的径向外部并且围绕导向旋转器38周向延伸,并且限定中心体腔46。
在所述示例性实施例中,主旋转器40包括环状主旋转器外壳49,所述环状主旋转器外壳从导向旋转器38和中心体42径向向外隔开,以使环状主旋转器腔52限定在外壳49与中心体42的径向外表面54之间。包括主旋转器燃烧区域60的流体体积68限定在主旋转器40和导向旋转器38的下游。流体体积68和主旋转器燃烧区域60由环状燃烧器衬里70限定。
在燃烧器20的操作期间,总气流62从高压压缩机19输送到燃烧器20。在所述示例性实施例中,主旋转器气流64向主旋转器40流动并且导向气流66输送到导向旋转器38。主气流64进入主旋转器40中并且与经由主旋转器集管(未图示)提供到主旋转器40的主燃料(未图示)混合。具体来说,在所述示例性实施例中,燃料和空气在主旋转器40中预混,然后所得的预混燃料空气混合物经由主旋转器腔52输送到主旋转器燃烧区域60中。更具体地说,主旋转器40促进将分散良好的稀薄燃料空气混合物提供到燃烧器20,所述燃烧器便于减少来自发动机10的NOx和一氧化碳(CO)。燃料空气混合物经由主旋转器腔52供应到发生燃烧的燃烧区域60中。
燃烧器20具有可能在发动机10的操作期间经历的自然发生的声学频率(acousticfrequencies)。例如,当在稀薄条件(lean conditions)下操作时,燃烧器20中可能产生高频燃烧动态。干式低排放(dry low emission,DLE)燃烧器,例如燃烧器20中的高频声学响应(high frequency acoustics)或燃烧不稳定性与燃烧器20中的不稳定火焰与中心体后端58处的涡流发散(vortex shedding)之间的相互作用有关。涡流发散涉及从后端58向下游延伸的不连续涡流的形成。涡流发散可能导致燃料空气混合物的波动以及从稀薄预混火焰释放的热量的波动。此外,所述涡流可与燃烧器20中的声学响应关联。当所述关联发生时,高燃烧不稳定大小可能导致产生不需要的振动。
燃烧器20内包括导向旋转器38可以减少NOx和CO排放,并且可以进一步促进燃烧不稳定性的降低。具体来说,主旋转器40便于通过将燃料与主旋转器气流64预混来提供稀薄燃料空气混合物。所得的主旋转器火焰的温度低于非稀薄火焰,并且可以减少在燃烧期间产生的NOx排放物。但是低火焰温度便于提高燃烧器20的燃烧不稳定性。在所述示例性实施例中,导向旋转器38可以通过使用供应到燃烧器20的总燃料流的一部分提供非稀薄、非预混燃料空气混合物来有助于抑制燃烧器20的不稳定性。更具体来说,导向火焰产生高粘性热气流,所述高粘性热气流可抑制导致燃烧不稳定的涡流。燃烧器20内的导向火焰使用送至燃烧器20的总燃料流的一部分维持。以非限定性实例的方式,导向火焰可以消耗送至燃烧器20的总燃料流的约2%。
在一个实施例中,燃烧器20包括至少一个声学阻尼装置100,以抑制燃烧器20内产生的多个燃烧动态模式,包括但不限于富燃烧或稀薄燃烧航空或航空衍生燃烧器中可能发生的横向、轴向和组合轴向-横向声学模式。装置100包括共振管102,所述共振管包封固定在外壳104内的开口共振腔110,所述开口共振腔110支撑近侧开口端112,所述近侧开口端限定共振腔开口113(参见图3),所述共振腔开口紧压在燃烧器70穿孔区域72上。在一个实施例中,开口端112通过设置在外壳104内的偏置构件108紧压在穿孔区域72上。偏置构件108,包括但不限于偏置弹簧,所述偏置弹簧产生偏置力,所述偏置力在燃烧器衬里70的整个位置范围内抵靠穿孔区域72维持近侧开口端112的位置,所述偏置弹簧可能在热应力和/或不同热膨胀/收缩的作用下相对于相邻结构元件,包括但不限于装置100的元件偏转。
燃烧区域60内与多个燃烧动态模式相关联的声能的至少一部分经由穿过衬里70的穿孔区域72和共振管102的开口端112形成的流体通道传递到共振腔110。由于由共振管102的紧压开口端112维持的装置100与燃烧器衬里70之间的密封,此流体通道在发动机10的多个操作条件下维持无显著泄漏。
传递到共振腔110的声能至少部分由装置100吸收,从而抑制振幅和/或改变表示燃烧区域60内的声能特征的模态,从而减小燃烧动态。在一个实施例中,共振腔110是由共振管102包封的四分之一波长的共振器。共振管102包括由特征长度116隔开的开口近端112和封闭远端114。在不限于任何特定理论的情况下,从燃烧区域60进入开口端112的声能采用向远端传播到封闭端114的声波的形式,所述封闭端以与从燃烧区域60进入开口端112的后续进入声波180度异相的形式将声波反射回近侧开口端112。共振腔110内的与特征长度116相关联的频率范围中的空气振荡产生耗散损失(dissipation losses),包括但不限于使为声能能够耗散的粘性和涡流损失。从燃烧区域60进入开口端112的声波中所含的声能衰减,导致燃烧区域60内的燃烧动态减小。
在多个实施例中,装置100衰减燃烧区域60内的落在由装置100的特征长度116决定的频率范围内的声能的一部分。因此,装置100的特征长度116经选择以衰减期望的声能频率范围。在一个方面中,与要衰减的所需频率范围对应的共振管102的特征长度116使用所属领域中公知的半经验方法(empirical methods)进行选择。要衰减的声能的频率范围通常使用过往经验、经验和半经验模型,并且通过试错法(trial and error)确定。以非限定实例的形式,适用于衰减以频率f为特征的声能的特征长度116根据方程式1进行选择:
其中L是特征长度116,C是所选温度和压力下的声速,并且f是要衰减的声能的频率。
在多个方面中,装置100可以以从约100Hz到约5000Hz的频率衰减燃烧动态的声能。要在此频率范围下衰减燃烧动态的声能,装置100的特征长度116在从1英寸(2.5cm)到约15英寸(38cm)的范围内。在一个方面中,燃烧器20可以包括两个或更多个装置100,以增强燃烧动态的衰减。两个或更多个装置100可以根据燃烧区域60内的燃烧动态的频率分布和空间分布定位在燃烧器衬里70上的不同位置。
在一个实施例中,两个或更多个装置100周向分布在环状燃烧器衬里70周围的相对于燃烧区域60的类似顺流位置。在另一个实施例中,两个或更多个装置100轴向地沿燃烧器衬里70的长度分布在相对于燃烧区域60的不同顺流位置。在另一个实施例中,两个或更多个装置100均周向和轴向地分布在燃烧器衬里70上。在另一个额外实施例中,其他装置定位在燃烧器34和36的上游,以衰减向上游传播的燃烧动态。
在多个实施例中,一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十五个、二十个或更多个装置100安装在燃烧器衬里70上和/或燃烧器34和36的前部。在一个实施例中,所有装置100包括具有匹配的特征长度116的共振管102,以便所有装置100以匹配的频率范围衰减燃烧动态。在另一个方面中,所有装置100包括具有不同特征长度116的共振管102,以便装置100根据两个或更多个装置100之间的特征长度116的分布衰减多个频率范围内的燃烧动态。
图3是图2中所示的装置100的详细截面示意图。在图3中所示的示例性实施例中,装置100包括共振管102,所述共振管通过将共振管102的紧固件部分118接合到形成于外壳104的远端122内的紧固件配件120来固定在外壳104内。在多个方面中,紧固件部分118附加到近侧开口端112与远侧封闭端114之间的共振管102的某个位置,所述位置选择成将开口端112定位在紧压燃烧器衬里70的穿孔部分72。在多个其他方面中,紧固件部件118配置成通过将管固持在附接配件内的任何已知装置,包括但不限于摩擦配件、夹具、止动螺钉、压缩配件和其他任何已知固持配件,将共振管102的一部分固持在相对于外壳104的固定位置。
在此实施例中,共振管102的紧固件部件118配置成以可逆方式接合紧固件配件120,从而能够在对燃烧器20的元件,包括但不限于燃烧器外壳80和/或燃烧器衬里70的破裂最小的情况下将共振管102更换成具有不同特征长度116的共振管102。在一个实施例中,共振管102根据需要选自具有不同特征长度116的多个共振管102。例如,能够相对简便地更换声学阻尼装置100中的共振管102使得能够在与共振管102的特征长度116相对应的频率范围下微调燃烧动态的阻尼。
再次参见图3,在此实施例中,外壳104进一步包括附接到燃烧器外壳80的附加底座部分124。底座部分124包括配置成附接到外壳80的附接配件126。附接配件126包括至少一个紧固件开口128,所述至少一个紧固件开口配置成接纳穿过其中并且进入下层外壳80中的机械紧固件,以将底座部分124附加到燃烧器20的外壳80。适当机械紧固件的非限定实例包括螺钉、螺栓、铆钉或者其他任何适当的机械紧固件。
如图3中所示,底座部分124的近端130从开口82突出,所述开口限定成穿过燃烧器20的外壳80。近端130限定包括套管134的套管轨道132。图4是图2和图3中所示的外壳104的近视图。参见图3和图4,套管134配置成在包括在形成于套管134中的套管腔138内的偏置构件108的作用下沿近侧-远侧方向136滑动。偏置构件108在弹簧远端140附接到套管轨道132的内表面144并且在相对的弹簧近端142附接到套管腔138的内表面146。在此实施例中,偏置构件108预载以使套管近端148和相连套圈106在近侧突出并且抵靠燃烧器衬里70的穿孔区域72紧压套圈106。
再次参见图3和图4,外壳104的底座部分124经由紧固件配件120与套管轨道132之间的外壳开口150接纳共振管102的近侧开口端112。近侧开口端112在近侧延伸穿过套管腔138和偏置构件108,并且抵靠形成于套管腔138内的套管近端148处的管固持配件152机械固定。以非限定实例的形式,管固持配件152可以是形成于套管近端148处的周向梯级,如图3和图4中所示。
在此实施例中,通风套圈106附接到套管近端148。图5是图2、图3和图4中所示的套圈106和燃烧器衬里70的分解视图。如图5中所示,套圈106附接到套管近端148。套管108包括从套圈近侧表面158通到套圈远侧表面160的中心套圈开口156。在一个方面中,中心套圈开口156包括形成于套圈近侧表面158中的喇叭口形开口部分162。在此方面中,喇叭口形开口部分162的大小设置成与开口74的至少一部分重叠,所述开口在穿孔部分72处形成穿过燃烧器衬里70(参见图4)。近侧套圈表面158的大小设置成覆盖穿孔区域72内的所有开口74,以经由开口74、套圈开口156、近侧套管开口164和共振管102的近侧开口端112将来自燃烧区域60的燃烧动态所引起的压力波动导向到共振腔110内。
再次参见图4和图5,套圈106进一步包括形成多个空气通路的多个套圈通道166,所述空气通路形成从套圈开口156延伸到套圈106的外边缘168的多个空气导管。在此实施例中,套圈通道166可促进抑制从燃烧区60进入声学阻尼装置100中的压力波动。在多个实施例中,套圈通道166沿径向延伸并且相对于套圈近侧表面158的平面成任何非限定向上或向下角度。在多个实施例中,多个套圈通道166包括至少2个通道、至少3个通道、至少4个通道、至少5个通道、至少6个通道、至少7个通道、至少8个通道、至少10个通道、至少12个通道、至少16个通道、至少24个通道或者更多个通道。
再次参见图5,偏置构件108施加近侧偏置力170,所述近侧偏置力配置成抵靠燃烧器衬里70内的穿孔区域72的开口74上方的燃烧器衬里70的外表面78紧压近侧表面158。紧压套圈近侧表面158形成开口74上的由偏置力170支承的密封件。如图4中所示,套圈106和相连套管134配置成向近侧和远侧滑动,以补偿燃烧器衬里70的膨胀和收缩,同时近侧表面158在偏置力170的作用下保持抵靠衬里70的外表面78密封,如图5中所示。
再次参见图5,燃烧器衬里70包括多个穿孔区域72,每个穿孔区域72与每个声学阻尼装置100对应。每个穿孔区域72包括多个开口74,所述多个开口从与燃烧区域60相邻的衬里70的内表面76延伸到衬里70的外表面78。在多个实施例中,多个开口74包括约10个开口到约30个开口或者更多个开口。在多个其他方面中,多个开口74包括10个开口、12个开口、14个开口、16个开口、18个开口、20个开口、22个开口、24个开口、26个开口、28个开口或者30个开口。
在多个实施例中,每个开口74的直径可以在从约20mm到约60mm的范围内。在多个其他实施例中,开口74的直径可以是20mm、22mm、24mm、28mm、32mm、36mm、40mm、44mm、48mm、52mm、56mm和60mm。在一个实施例中,每个开口74的直径匹配。在另一个实施例中,一个或多个开口74的直径与穿孔区域72内的其他开口74不同。
在多个实施例中,多个开口74可以以相对于燃烧器衬里70的任何非限定角度对准。在一个实施例中,多个开口74局部与燃烧器衬里70垂直。在另一个实施例中,多个开口74以相对于燃烧器衬里70的一个或多个角度对准。在一个实施例中,所有开口74沿相对于燃烧器衬里70的相同角度对准。以非限定实例的方式,开口74可以垂直于燃烧器衬里70对准,如图4和图5中所示。在另一个实施例中,多个开口74可以具有相对于彼此并且相对于穿孔区域72内的燃烧衬里70的不同角度。在一个实施例中,燃烧器衬里70可以包括局部增厚区域或凸起部79,以局部增强与每个装置100邻接的衬里70。
在一个实施例中,每个紧压套圈近侧表面158所覆盖的区域大于在套圈近侧表面158之下的穿孔区域72的对应区域。在一个实施例中,喇叭口形开口部分162的尺寸设置成暴露穿孔区域72的下层开口74的一部分。在此实施例中,喇叭口形开口部分162的接触区域可以增大或减小以调节暴露开口74的组合区域,压力波动经由所述暴露开口从燃烧区域60传递到共振腔110中。在另一个实施例中,具有近侧开口端112的共振管102可以更换成具有封闭近端(未图示)的管,以停用该位置上的燃烧器衬里70上的声学阻尼装置100。如上所述,声学阻尼装置100的外壳104配置成以可逆方式固定具有不同特征长度116的不同共振管102,从而能够将管102置换成具有封闭近端的管,或者反之,不对声学阻尼装置100的其他部分进行任何必要更改。
在此实施例中,紧压在燃烧器衬里70的穿孔区域72上的套圈106布置相对于现有装置具有至少若干优势。包括多个相对较小开口74的穿孔区域72相对于现有声学阻尼器设计从其突起的单个大开口而言相对更加耐热应力。此外,多个开口74可以调整成相对于现有设计所需的单个开口的相对较大总阻尼区域,并且对衬里70的结构整体的影响最小。此外,通过断开共振管102停用和/或调整装置100的阵列所阻尼的声学振荡的频率范围的能力使得能够根据燃烧器衬里70上的位置灵活地局部调整所述阵列中的每个装置100。
此外,声学阻尼装置100补偿燃烧器衬里70的相对膨胀或收缩的能力使得能够将各种材料用于衬里70的构造,因为衬里材料无需与声学阻尼装置100匹配以减小潜在的热应力。燃烧器衬里70的适当材料的非限定实例包括耐热金属,例如不锈钢和陶瓷基质复合材料(CMC)。此外,声学阻尼装置100通过将套圈106紧压在衬里70上,并且经由相对较小套圈通道166进行套圈106的通风,最小化声学阻尼装置100与衬里70之间的接合点中的大间隙的发生。
上文详细描述了声学阻尼装置的示例性实施例。所述声学阻尼装置不限于用于本说明书中所述的燃烧器,相反,所述声学阻尼装置可以独立于本说明书中所述的其他燃烧器部件单独使用。此外,本发明不限于上文详细描述的燃烧器声学阻尼装置的实施例。相反,可以在权利要求书的精神和范围内使用燃烧器声学阻尼装置的其他变型。
尽管已就各种具体实施例来描述本发明,但是所属领域中的技术人员将认识到,可以通过在权利要求书的精神和范围内作出修改来实践本发明。
Claims (20)
1.一种声学阻尼装置,包括:
共振管,所述共振管限定具有预定特征长度的共振腔,以及限定腔开口的管端,所述腔开口与所述共振腔连接;以及
外壳,所述外壳配置成以可逆方式将所述管端固定成与衬里所包封的流体体积流体连通,所述外壳包括通风套圈,所述通风套圈紧压在所述衬里的穿孔区域上,所述通风套圈限定套圈开口,其中所述衬里的所述穿孔区域、所述套圈开口以及所述腔开口对准以形成所述流体体积与所述共振腔之间的所述流体连通。
2.根据权利要求1所述的声学阻尼装置,其中所述共振管选自具有不同预定特征长度的多个可互换共振管。
3.根据权利要求2所述的声学阻尼装置,其中所述多个可互换共振管包括从约2.5cm到约38cm的预定特征长度。
4.根据权利要求1所述的声学阻尼装置,其中所述外壳进一步包括连接到所述通风套圈的偏置构件,所述偏置构件配置成维持所述通风套圈紧压在所述穿孔区域上。
5.根据权利要求1所述的声学阻尼装置,其中所述外壳进一步包括紧固件配件,所述紧固件配件配置成以可逆方式连接到所述共振管的相应紧固件部分,以便以可逆方式将所述管端的所述腔开口固定成与所述衬里所包封的所述流体体积流体连通。
6.根据权利要求1所述的声学阻尼装置,其中所述通风套圈开口从与所述腔开口相邻的第一半径向与所述穿孔区域相邻的第二半径发散,所述第二半径大于所述第一半径。
7.根据权利要求1所述的声学阻尼装置,其中所述穿孔区域包括多个开口,所述多个开口包括从约10个开口到约30个开口,每个所述开口包括从约20mm到约60mm的开口半径。
8.一种阻尼衬里所包封的流体体积内的压力波动的方法,所述方法包括:
形成穿过所述衬里的穿孔区域,所述穿孔区域包括多个开口,所述多个开口位于所述衬里的外表面与所述衬里的邻近所述流体体积的内表面之间;
将声学阻尼装置连接到与所述穿孔区域对准的所述外表面,所述声学阻尼装置包括外壳和共振管,所述共振管包括由预定特征长度构成的共振腔以及限定腔开口的第一端;
将所述外壳紧压到所述穿孔区域上的所述外表面,所述外壳包括限定套圈开口的通风套圈;以及
将所述第一端连接到所述外壳,其中所述穿孔区域、所述套圈开口和所述腔开口对准以形成所述流体体积与所述共振室之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述的方法进一步包括从多个可互换共振管中选择所述共振管,所述多个可互换共振管中的每个可互换共振管具有从约2.5cm到约38cm的不同预定特征长度。
10.根据权利要求9所述的方法,其中从所述多个可互换共振管中选择所述可互换共振管进一步包括选择所述预定特征长度约等于所述流体体积内的所述压力波动的四分之一波长的所述可互换共振管。
11.根据权利要求8所述的方法,其中所述的方法进一步包括通过以下项调节所述流体体积内的所述压力波动的所述阻尼:
将所述管端与所述外壳断开;
选择第二特征长度与所述共振管的对应特征长度不同的第二共振管;以及
将所述第二共振管的第二管端连接到所述外壳,其中所述第二共振管经选择以使所述第二特征长度与所述压力波动的所述四分之一波长匹配。
12.根据权利要求11所述的方法,其中调整所述流体体积内的所述压力波动的所述阻尼进一步包括:
形成穿过所述衬里的至少一个额外穿孔区域;以及
将包括额外外壳和额外共振管的额外声学阻尼装置安装在所述至少一个额外穿孔区域中的每个额外穿孔区域上。
13.根据权利要求12所述的方法,其中将额外声学阻尼装置安装在所述至少一个额外穿孔区域中的每个额外穿孔区域上包括将每个额外共振管的每个额外管端连接到每个额外外壳,其中每个额外共振管包括与所述共振管的所述特征长度匹配的额外特征长度,或者所述额外共振管的至少一部分包括与所述共振管的所述特征长度不同的至少一个额外特征长度。
14.根据权利要求8所述的方法,其中形成穿过所述衬里的所述穿孔区域进一步包括形成所述多个开口,所述多个开口包括从约10个开口到约30个开口,每个所述开口包括从约20mm到约60mm的开口半径。
15.根据权利要求8所述的方法,其中所述的方法进一步包括通过设置在所述声学阻尼装置的所述外壳内的偏置构件维持所述通风套圈紧压在所述穿孔区域上。
16.根据权利要求8所述的方法,其中形成穿过所述衬里的至少一个额外穿孔区域包括形成分布在所述衬里的单个顺流位置或者分布在所述衬里的多个顺流位置的所述至少一个额外穿孔区域,其中所述衬里包封沿顺流方向移动的流体流。
17.一种燃气涡轮发动机,所述燃气涡轮发动机包括与压缩机流体连通的燃烧器,所述燃烧器包括燃烧器衬里,所述燃烧器衬里包括穿孔区域中的至少一个多个开口,所述燃烧器衬里包封燃烧区域,所述燃烧器包括至少一个声学阻尼装置,每个所述声学阻尼装置附接在所述至少一个多个开口中的每个对应多个开口上,每个声学阻尼装置包括:
共振管,所述共振管限定具有预定特征长度的共振腔,所述共振管包括开口管端;以及
外壳,所述外壳配置成以可逆方式将所述开口管端固定成与所述燃烧区域流体连通,所述外壳包括通风套圈,所述通风套圈紧压在所述燃烧器衬里的一个穿孔区域上,所述通风套圈限定套圈开口,其中所述衬里的所述一个穿孔区域、所述套圈开口以及所述开口管端对准以形成所述燃烧区域与所述共振腔之间的所述流体连通。
18.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机,其中每个所述共振管选自具有不同预定特征长度的多个可互换共振管,所述多个可互换共振管包括从约2.5cm到约38cm的预定特征长度。
19.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机,其中所述至少一个声学阻尼装置包括两个或更多个声学阻尼装置,所述两个或更多个声学阻尼装置在所述燃烧区域的类似顺流位置处周向分布在所述燃烧器衬里周围。
20.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机,其中所述至少一个声学阻尼装置包括分布在所述燃烧区域的不同顺流位置处的两个或更多个声学阻尼装置。
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