CN110579329B - 一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，包括供气组件、消音室和射流流道，所述供气组件进气端连接气源，供气组件出气端连接射流流道，供气组件对气源气流进行两级反馈调压；所述射流流道末端设有喷口，射流流道和喷口均设于消音室内，气源气流调压后进入射流流道后从喷口喷出，射流流道用于均匀气流流场。本发明应用时能模拟亚/跨音速射流，便于进行不同速度和压力的射流噪声试验研究，且供气控制精度高，引入外部干扰少，试验准确度高。

Description

一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置

技术领域

本发明涉及气动声学研究领域，具体是一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置。

背景技术

射流噪声是一类典型的气动噪声源，是气动声学领域的一个非常重要的研究方向。射流噪声问题涉及到航空动力、汽车排气、风机、阀门、空调、管道等诸多生产和生活领域。国内外在理论、数值模拟、实验研究以及噪声控制等方面开展了大量的工作，取得了一定的进展。其中理论和数值工作可以为射流噪声预测提供指导，但还需要实验环节来进行验证，就需要建立相应的射流噪声试验台。但受限于建设条件，如严格的消音环境、射流模拟所需的供气压力和流量等，目前还没有能同时满足亚/跨音速射流噪声研究的试验装置，对于射流噪声研究和相应的噪声控制产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，其应用不仅能广泛应用于普通生产和生活领域，更能模拟航空发动机尾冷喷流，便于进行不同速度和压力的射流噪声试验研究。该装置供气压力和流量范围较大，控制精度高，引入外部干扰少，试验准确度高。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，包括供气组件、消音室和射流流道，所述供气组件进气端连接气源，供气组件出气端连接射流流道；所述射流流道末端设有喷口，射流流道和喷口均设于消音室内。

优选地，所述供气组件包括供气管路，供气管路进气端连接气源，供气管路出气端连接射流流道，供气管路上设有第一调压器，第一调压器连接有第一控制器。

优选地，所述供气管路上第一调压器后设有第二调压器，第二调压器连接有第二控制器；所述第一控制器控制第一调压器粗调气流压力，第二控制器控制第二调压器精调气流压力。

优选地，所述供气管路出气端设有压力传感器，第二控制器与压力传感器电连接，接收压力传感器反馈信号控制第二调压器精调气流压力。

优选地，所述第二调压器与第二控制器通过并联的两个指挥组件连接，两个指挥组件分别用于第二调压器的低压调节和高压调节；所述指挥组件包括串联的指挥器和电磁阀，电磁阀与第二控制器连接，指挥器与第二调压器连接。

优选地，所述第一调压器前的供气管路上还依次设有手动球阀M0、过滤器、电动球阀 M1，第二调压器后的供气管路上依次设有电动球阀M2和缓冲罐。

优选地，所述过滤器与电动球阀M1之间的供气管路连接有动力管路，动力管路连接第一控制器和第二控制器，为第一控制器和第二控制器提供动力源。

优选地，所述动力管路上设有减压阀M3，为控制器提供驱动气源。

优选地，所述射流流道前端设有消音器。

综上所述，本发明具有以下有益效果：提出了一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，其通过供气组件提供压力和速度可调的气流，气流进入射流流道均匀流场后通过喷口喷出，便于进行不同速度和压力的射流噪声试验研究，且将射流流道置于消音室中，避免了背景噪声的干扰，从而提供更为稳定、干扰少的试验环境，有利于提高试验结果的准确性和稳定性。此外供气组件采用两级调压和闭环反馈，能够实现更为精确的压力控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本发明一个具体实施例的供气组件电气结构示意图，图2中实线为气路连接，虚线为电路连接。

图中：1-消音室，2-射流流道，3-喷口，4-供气管路，5-第一调压器，6-第二调压器，7-压力传感器，8-第一控制器，9-第二控制器，10-指挥器，11-电磁阀，12-过滤器，13-缓冲罐，14-动力管路，15-消音器，16-供气组件。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，如图1所示，包括供气组件16、消音室1和射流流道2，供气组件16进气端连接气源，气源为中压气源，气源压力可为2MPa；供气组件16出气端连接射流流道2，射流流道2末端设有喷口3，射流流道2和喷口3均设于消音室1内，气源气流调压后进入射流流道2后从喷口3喷出，射流流道2用于均匀调压后的气流流场，避免调压后气流直接从喷口3喷出造成的喷流压力和速度不稳定。优选地，射流流道2前端设有消音器15，供气组件16出气端通过消音器15与射流流道2连接。

如图2所示，供气组件16包括供气管路4，供气管路4进气端连接气源，供气管路4出气端连接射流流道2，供气管路4上设有第一调压器5，第一调压器5气路连接有第一控制器8，第一控制器8控制第一调压器5调节气流压力。供气组件16提供压力和速度可调的气流，气流进入射流流道2均匀流场后通过喷口3喷出，产生稳定的射流噪声，从而模拟航空发动机尾喷流，便于进行气流压力和速度与航空发动机射流噪声相关性的试验研究；且射流流道2置于消音室1中，避免了背景噪声的干扰，供气组件出气端通过消音器15连接射流流道2，消除了供气组件16引入的额外的气动噪声，从而提供更为稳定、干扰少的试验环境，有利于提高试验结果的准确性和稳定性。

为了尽可能完善地模拟射流的多种状态，需要供气组件16提供的气流压力选择较多，相应地会造成气流压力跨度较大。因此，为了满足压力跨度较大情况下的气流压力控制精度，如图2所示，供气管路4上第一调压器5后设有第二调压器6，第二调压器6气路连接有第二控制器9；第一控制器8控制第一调压器5粗调气流压力，先将气源气流降到一个降低的固定压力，这个固定压力根据需要调整，可为1MPa。第二控制器9控制第二调压器6精调气流压力，即进一步减压，采用两级调压从而提高压力控制精度。

进一步地，供气管路4出气端设有压力传感器7，第二控制器9与压力传感器7电连接，接收压力传感器7反馈信号控制第二调压器6精调气流压力。第二控制器9接收压力传感器 7反馈的供气管路4出气端气流压力信号以控制第二调压器6，形成闭环控制，进一步提高气流压力控制精度。

当然，第一调压器5前的供气管路4上还依次设有手动球阀M0、过滤器12、电动球阀M1，第二调压器6后的供气管路4上依次设有电动球阀M2和缓冲罐13。过滤器12与电动球阀M1之间的供气管路4连接有动力管路14，动力管路14连接第一控制器8和第二控制器9，动力管路14给第一控制器8和第二控制器9提供气体动力源。动力管路14上依次设有过滤器12和减压阀M3。供气管路4和动力管路14上分别设有若干个安全泄压阀，供气管路4、过滤器12和缓冲罐13分别设有排污阀PM1，缓冲罐13设有排气阀。上述过滤器12对气源进行杂质滤除，缓冲罐13用于缓冲调压后气流压力波动，电动球阀M1、M2用于控制关断供气管路4，手动球阀M0作备用，减压阀M3用于调节动力管路14的供气量。

更进一步地，如图2所示，第二调压器6与第二控制器9通过并联的两个指挥组件气路连接，指挥组件包括气路连接的指挥器10和电磁阀11，电磁阀11与第二控制器9气路连接，指挥器10与第二调压器6气路连接。将第二调压器6的精调压进一步分为两个范围，即相对低压和相对高压的调压，两个指挥组件分别用于第二调压器6的相对低压调节和相对高压调节，采用两个电磁阀11切换相应的指挥器10，以分别适用于气流的相对低压需求和相对高压需求，从而进一步提高气流压力控制精度。

需要说明的是，第一控制器8控制第一调压器5调压、第二控制器9控制第二调压器6 调压的工作原理均与现有间接式调压器的调压原理相同。对第一调压器5来说，第一控制器 8根据设定信号输出特定气压的控制气流加到第一调压器5，改变第一调压器5阀口的开启程度，进而实现第一调压器5的调压控制；对第二调压器6来说，通过选通电磁阀11，从而选择与第二控制器9和第二调压器6气路连通的指挥器10，第二控制器9根据设定信号输出特定气压的控制气流送至选通的指挥器10，改变指挥器10的阀口开启程度，从而改变经指挥器10加到第二调压器6的气流量，以改变第二调压器6阀口的开启程度，进而实现第二调压器6的调压控制；第一控制器8和第二控制器9的输出气流均来自其接入的气体动力源。

上述供气管路4上的器件均采用本领域常用器件，可选地，第一调压器5为 FLA-2SR3/NT/P91调压阀，第二调压器6为FL-BP调压阀，第一控制器8为ER5000电动气动压力控制器，第二控制器9为ER5269电动气动压力控制器，指挥器10型号为PS/79，压力传感器7为PT1276压力传感器，过滤器12为GL41H气体管道过滤器，缓冲罐13为信泰-118116 缓冲罐，手动球阀M0、电动球阀M1、电动球阀M2、减压阀M3、安全泄压阀、排污阀PM1、排气阀、电磁阀11分别采用规格为DN150的对应阀门。

当然，为了实现自动化控制需要，电动球阀M1和M2、压力传感器7、电磁阀11、第一控制器8和第二控制器9可与外部计算机连接，配备软件通过PLC程序实现自动控制和监控等多种智能化功能。

本发明能模拟亚/跨音速射流，便于进行不同速度和压力的射流噪声试验研究，且供气控制精度高，引入外部干扰少，试验准确度高。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，其特征在于：包括供气组件（16）、消音室（1）和射流流道（2），所述供气组件（16）进气端连接气源，供气组件（16）出气端连接射流流道（2）；所述射流流道（2）末端设有喷口（3），射流流道（2）和喷口（3）均设于消音室（1）内；

所述供气组件（16）包括供气管路（4），供气管路（4）进气端连接气源，供气管路（4）出气端连接射流流道（2），供气管路（4）上设有第一调压器（5），第一调压器（5）连接有第一控制器（8）；

所述供气管路（4）上第一调压器（5）后设有第二调压器（6），第二调压器（6）连接有第二控制器（9）；所述第一控制器（8）控制第一调压器（5）粗调气流压力，第二控制器（9）控制第二调压器（6）精调气流压力；

所述供气管路（4）出气端设有压力传感器（7），第二控制器（9）与压力传感器（7）电连接，接收压力传感器（7）反馈信号控制第二调压器（6）精调气流压力；

所述第二调压器（6）与第二控制器（9）通过并联的两个指挥组件连接，两个指挥组件分别用于第二调压器（6）的低压调节和高压调节；所述指挥组件包括串联的指挥器（10）和电磁阀（11），电磁阀（11）与第二控制器（9）连接，指挥器（10）与第二调压器（6）连接；

所述第一调压器（5）前的供气管路（4）上还依次设有手动球阀M0、过滤器（12）、电动球阀M1，第二调压器（6）后的供气管路（4）上依次设有电动球阀M2和缓冲罐（13）；

所述过滤器（12）与电动球阀M1之间的供气管路（4）连接有动力管路（14），动力管路（14）连接第一控制器（8）和第二控制器（9）；

所述射流流道（2）前端设有消音器（15）。

2.根据权利要求1所述的一种亚/跨音速射流噪声研究试验装置，其特征在于：所述动力管路（14）上设有减压阀M3。