CN117664584B - 一种用于试验件的热噪声试验装置 - Google Patents

一种用于试验件的热噪声试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117664584B
CN117664584B CN202410123321.4A CN202410123321A CN117664584B CN 117664584 B CN117664584 B CN 117664584B CN 202410123321 A CN202410123321 A CN 202410123321A CN 117664584 B CN117664584 B CN 117664584B
Authority
CN
China
Prior art keywords
face
flange end
test piece
section
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202410123321.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117664584A (zh
Inventor
张呈波
姚春斌
张智杰
朱大巍
李�杰
崔修斌
陶强
朱正邦
卢亚涛
陈国一
牟浩文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
Tianjin Aerospace Ruilai Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
Tianjin Aerospace Ruilai Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Structure and Environment Engineering, Tianjin Aerospace Ruilai Technology Co Ltd filed Critical Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
Priority to CN202410123321.4A priority Critical patent/CN117664584B/zh
Publication of CN117664584A publication Critical patent/CN117664584A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117664584B publication Critical patent/CN117664584B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/002—Thermal testing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明属于热噪声环境试验领域，具体涉及一种用于试验件的热噪声试验装置，包括行波管装置、试验件、加热器、测量系统和噪声控制系统，所述行波管装置包括号筒、过渡固定段、工作段、加热器固定段和扩散段，所述过渡固定段内部还设置有转阶段，所述试验件设置在所述工作段内部，所述试验件和所述转阶段连接，所述加热器设置在所述试验件内部，所述加热器和所述加热器固定段连接。本发明中结合大尺寸圆筒形或圆台形试验件的结构特点，以及其外表面作为受声面和整体加热至高温环境的试验要求，设计了既能实现高声强噪声激励又能满足高温加热要求的高声强噪声试验装置。

Description

一种用于试验件的热噪声试验装置
技术领域
本发明属于热噪声环境试验领域，具体涉及一种用于试验件的热噪声试验装置。
背景技术
航空发动机中存在大量的圆筒形或圆台形部件。在航空发动机运行过程中，这些部件会承受高声强噪声载荷的作用，同时处于高温环境中。在这种高声强噪声环境以及高温环境的长时间作用下，结构上应力集中或其它缺陷部位处会产生疲劳裂纹直至发展为疲劳破坏。因此，验证航空发动机中圆筒形或圆台形部件耐受高声强噪声激励和高温环境的能力尤为重要。
目前高声强行波管噪声试验系统的设计中，主要针对的试验件是截取的一块结构平板或有一定曲率半径的弧板，安装固定于行波管噪声试验系统工作段的侧壁板上，行波管工作段截面设计为矩形，可以通过设计较小的矩形截面积来实现较高的噪声量级。但对于尺寸较大且受声面为外表面的圆筒形或圆台形试验件，还没有合适的行波管装置能够实现高声强热噪声试验的验证工作。其难点在于：1）要实现对圆筒形或圆台形试验件外表面的高声强噪声激励，不仅需要将行波管截面做成圆形，还需将试验件放置于行波管工作段内部，并控制设计的气流通道截面尽量小，同时气流通道截面不发生大的突变，影响气流的稳定性；2）要实现高声强气流噪声环境下对圆筒形或圆台形试验件的加热，需要解决石英灯加热器的布置位置不能影响气流的流动和截面积最小化设计、石英灯管的防护、石英灯加热器的冷却、石英灯加热损失等方面的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种用于试验件的热噪声试验装置。
本发明提供如下技术方案：
一种用于试验件的热噪声试验装置，包括行波管装置、试验件、加热器、测量系统和噪声控制系统，所述行波管装置包括号筒、过渡固定段、工作段、加热器固定段和扩散段，各组件之间依次连接，所述过渡固定段内部还设置有中空柱状转阶段，所述试验件设置在所述工作段内部，所述试验件和所述转阶段连接，所述工作段内表面与所述试验件外表面之间形成的通道为气流通道，所述加热器设置在所述试验件内部，所述加热器和所述加热器固定段连接，所述号筒包括呈中空喇叭状的第一号筒和第二号筒，所述过渡固定段包括第一外圆筒、第一内圆筒和第一内圆筒一端连接的锥状体，所述第一外圆筒和所述第一内圆筒之间通过矩形第一连接板进行连接，所述第一外圆筒和所述第一内圆筒之间形成环状空气通道，所述工作段整体呈中空梭状，包括上工作段和下工作段，所述加热器固定段包括第二外圆筒、第二内圆筒、第二内圆筒两端分别连接的中空柱状体和中空锥台体，所述第二外圆筒和所述第二内圆筒通过中空的矩形第二连接板进行连接，所述第二外圆筒和所述第二内圆筒之间形成环状空气通道，所述第二连接板两端分别与所述第二外圆筒外部和所述第二内圆筒内部相通，所述扩散段呈中空喇叭状，所述锥台体的一端连接有封堵法兰板，所述加热器包括石英灯管、石英玻璃套管和石英灯水冷模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中结合大尺寸圆筒形或圆台形试验件的结构特点，以及其外表面作为受声面和整体加热至高温环境的试验要求，设计了既能实现高声强噪声激励又能满足高温加热要求的高声强噪声试验装置。
2、本发明中设计了具有圆锥面的过渡固定段结构，可以使气流通道截面积由号筒大截面平滑过渡到小的环形截面，从而满足要达到高声强噪声量级所必须的通道截面积。
3、本发明的设计中，将石英灯加热器置于圆台形试验件内部，石英灯加热器结构设计成与试验件相似的圆台形结构，在石英灯管靠近石英灯水冷模块的一侧加涂反射涂层，规定石英灯管与试验件表面的最优加热距离和长度要求。另外，仅使石英灯管出线端暴露在噪声气流中，以及在石英灯管外部增加石英套管，以上的设计既能满足试验件的高温加热要求，有效提高加热的效率和均匀性，减少热量损失，又能避免加热器对噪声气流产生影响，还能降低石英灯加热器损坏的概率。
4、本发明中设计了具有内外圆筒结构的加热器固定段，其上设计有专用的孔洞，将噪声气流与石英灯管线缆以及石英灯水冷模块进出水管路隔离开，避免了线缆和进出水管路直接暴露在高温高声强噪声气流中，有利于保护石英灯管的出线端和进出水管路，同时也避免线缆和进出水管路对噪声气流产生扰动。
附图说明
图1是本发明的示意图一；
图2是本发明的示意图二；
图3是本发明中号筒的结构示意图；
图4是本发明中过渡固定段的结构示意图一；
图5是本发明中过渡固定段的结构示意图二；
图6是本发明中工作段的结构示意图一；
图7是本发明中工作段的结构示意图二；
图8是本发明中加热器固定段的结构示意图一；
图9是本发明中加热器固定段的结构示意图二；
图10是本发明中扩散段的结构示意图；
图11是本发明中转阶段的结构示意图；
图12是试验件的结构示意图；
图13是本发明中加热器的结构示意图一；
图14是本发明中加热器的结构示意图二；
图15是本发明中加热器的石英灯管的结构示意图；
图16是本发明中石英灯管、石英玻璃套管、大夹子和小夹子的组合结构示意图；
图17是本发明中加热器的石英灯水冷模块的结构示意图一；
图18是本发明中加热器的石英灯水冷模块的结构示意图二；
图19是图18的纵剖图；
图20是水冷通道的管道焊接示意图。
其中，1-号筒，111-第一号筒，1111-第一法兰端面，1112-第二法兰端面，112-第二号筒，1121-第三法兰端面，1122-第四法兰端面，2-过渡固定段，211-第一外圆筒，2111-第五法兰端面，2112-第六法兰端面，2113-出线口，212-第一内圆筒，2121-第七法兰端面，213-锥状体，214-第一连接板， 3-工作段，311-上工作段，3111-第一上法兰端面，3112-第二上法兰端面，3113-下端法兰端面，312-下工作段，3121-第一下法兰端面，3122-第二下法兰端面，3123-上端法兰端面，4-加热器固定段，411-第二外圆筒，4111-第十一法兰端面，4112-第十二法兰端面，412-第二内圆筒，4121-圆通孔，413-柱状体，4131-第十三法兰端面，414-锥台体，4141-第十四法兰端面，415-第二连接板，4151-长条通孔，5-扩散段，511-第十五法兰端面，512-第十六法兰端面，6-转阶段，611-第八法兰端面，612-第九法兰端面，7-试验件，711-第十法兰端面，8-加热器，811-石英灯管，812-石英玻璃套管，813-石英灯水冷模块，8131-第十七法兰端面，8132-水冷通道，8133-进水口，8134-出水口，8135-壳体，81351-夹子安装孔，9-封堵法兰板，10-数据采集仪，11-高温应变片，12-激光测振仪，13-热电偶传感器，14-噪声控制仪，15-传声器，16-电动气流扬声器，17-供电设备，18-水冷机，19-过渡固定段支架，20-加热器固定段支架，21-扩散段支架，22-大夹子，23-小夹子。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步描述。
如图1-图20所示，一种用于试验件的热噪声试验装置，包括行波管装置、试验件7、加热器8、测量系统和噪声控制系统，所述行波管装置包括号筒1、过渡固定段2、工作段3、加热器固定段4和扩散段5，各组件之间依次连接，所述过渡固定段2内部还设置有中空柱状转阶段6，所述试验件7设置在所述工作段3内部，所述试验件7和所述转阶段6连接，所述工作段3内表面与所述试验件7外表面之间形成的通道为气流通道，所述加热器8设置在所述试验件7内部，所述加热器8和所述加热器固定段4连接，所述号筒1包括呈中空喇叭状的第一号筒111和第二号筒112，所述过渡固定段2包括第一外圆筒211、第一内圆筒212和第一内圆筒212一端连接的锥状体213，所述第一外圆筒211和所述第一内圆筒212之间通过矩形第一连接板214进行连接，所述第一外圆筒211和所述第一内圆筒212之间形成环状空气通道，所述工作段3整体呈中空梭状，包括上工作段311和下工作段312，所述加热器固定段4包括第二外圆筒411、第二内圆筒412、第二内圆筒412两端分别连接的中空柱状体413和中空锥台体414，所述第二外圆筒411和所述第二内圆筒412通过中空的矩形第二连接板415进行连接，所述第二外圆筒411和所述第二内圆筒412之间形成环状空气通道，所述第二连接板415两端分别与所述第二外圆筒411外部和所述第二内圆筒412内部相通，所述扩散段5呈中空喇叭状，所述锥台体414的一端连接有封堵法兰板9，所述加热器8包括石英灯管811、石英玻璃套管812和石英灯水冷模块813。
所述的用于试验件的热噪声试验装置，其第一号筒111两端朝外延伸分别形成有第一法兰端面1111和第二法兰端面1112，所述第二号筒112两端朝外延伸分别形成有第三法兰端面1121和第四法兰端面1122，所述第二法兰端面1112和第三法兰端面1121通过螺栓连接，所述第一外圆筒211两端朝外延伸分别形成有第五法兰端面2111和第六法兰端面2112，所述第一内圆筒212一端设置有第七法兰端面2121，所述第五法兰端面2111和第二号筒112的第四法兰端面1122通过螺栓连接，所述转阶段6两端分别设置有第八法兰端面611和第九法兰端面612，所述转阶段6一端的第八法兰端面611与所述第一内圆筒212一端的第七法兰端面2121通过螺栓连接，所述试验件7一端设置有第十法兰端面711，所述转阶段6另一端的第九法兰端面612与试验件7一端的第十法兰端面711通过螺栓连接，所述上工作段311两端朝外延伸分别形成有第一上法兰端面3111和第二上法兰端面3112，所述上工作段311下端向外延伸形成有下端法兰端面3113，所述下工作段312两端朝外延伸分别形成有第一下法兰端面3121和第二下法兰端面3122，所述下工作段312上端向外延伸形成有上端法兰端面3123，所述第一上法兰端面3111和第一下法兰端面3121均与第一外圆筒211的第六法兰端面2112通过螺栓连接，所述下端法兰端面3113和上端法兰端面3123通过螺栓连接，所述第二外圆筒411两端朝外延伸分别形成有第十一法兰端面4111和第十二法兰端面4112，所述第二上法兰端面3112和第二下法兰端面3122均与所述第十一法兰端面4111通过螺栓连接，所述柱状体413的一端设置有第十三法兰端面4131，所述锥台体414一端设置有第十四法兰端面4141，所述封堵法兰板9和所述锥台体414的第十四法兰端面4141通过螺栓连接，所述扩散段5两端朝外延伸分别形成有第十五法兰端面511和第十六法兰端面512，所述第十五法兰端面511和所述第二外圆筒411的第十二法兰端面4112通过螺栓连接，所述石英灯水冷模块813的一端设置有第十七法兰端面8131，所述第十七法兰端面8131与所述柱状体413的第十三法兰端面4131通过螺栓连接。
所述的用于试验件的热噪声试验装置，其测量系统包括数据采集仪10、高温应变片11、激光测振仪12和热电偶传感器13，所述高温应变片11粘贴在所述试验件7表面，所述激光测振仪12固定在所述工作段3的外部，所述热电偶传感器13固定在所述试验件7外表面，所述激光测振仪12、高温应变片11和热电偶传感器13均与所述数据采集仪10连接。
所述的用于试验件的热噪声试验装置，其噪声控制系统包括噪声控制仪14、传声器15和电动气流扬声器 16，在所述过渡固定段2和所述上工作段311上均设置传声器15，在所述第一号筒111的一端连接电动气流扬声器 16，所述传声器15和所述电动气流扬声器16均与所述噪声控制仪14连接。
所述试验件7为大尺寸中空圆台形试验件。
所述第一号筒111、第二号筒112、第一外圆筒211、第一内圆筒212、转阶段6、试验件7、上工作段311、下工作段312、第二外圆筒411、柱状体413、锥台体414、扩散段5、壳体8135分别与其各自端部的法兰端面一体成型。
所述第一外圆筒211、第一内圆筒212、锥状体213和第一连接板214一体成型。所述第一内圆筒212与所述锥状体213内部相通，所述试验件7和所述第一内圆筒212内部相通。所述第二外圆筒411、第二内圆筒412、柱状体413、锥台体414和第二连接板415一体成型，所述第二内圆筒412、柱状体413和锥台体414内部相通。所述石英灯水冷模块813和所述柱状体413内部相通。
所述号筒1是指数号筒，形状为喇叭结构，截面为圆形，其截面由小圆形到大圆形按指数函数曲线过渡，过渡平滑无突变，其内表面涂白色环氧树脂漆，使内表面光滑，可以减少声损失，外表面涂防锈漆。
所述号筒1，其截面的指数变化规律由下式确定：
式中，S0 是号筒小口径端面积，单位是㎡，x 是号筒长度，单位是m， δ是蜿蜒指数，决定截面积变化的快慢，其中，
式中c是声速，单位是m/s，f 是试验截止频率，单位是Hz。
所述过渡固定段2的锥状体213朝向号筒1的大口径方向，所述过渡固定段2与号筒1的大口径端法兰端面连接。过渡固定段2前端设计为锥形过渡面，锥形段后端为圆环形结构，组成圆环形结构的第一外圆筒211和第一内圆筒212通过 8 块矩形第一连接板214连接，锥形段与第一内圆筒212连接，第一内圆筒212为中空结构，可以起到减重的作用。
所述过渡固定段2前端的锥形过渡面可以使气流通道截面积由号筒1的大截面缓慢平滑的过渡到过渡固定段2上较小的圆环形截面，气流可在管道中平稳过渡到工作段3的通道中，确保工作段3中的噪声声压级稳定均匀。
所述过渡固定段2的第一外圆筒211上设计有两个应变测试线缆的出线口2113，用于将工作段3内部的圆台形试验件7上高温应变片11的测试线缆引出到行波管装置外部，然后与数据采集仪10连接。
所述工作段3两端的法兰端面分别与过渡固定段2和加热器固定段4连接，工作段3内部布置有圆台形试验件7和加热器8。工作段3上下两部分通过法兰端面连接为一个整体中空梭状体，整体截面为圆形。工作段3结构设计为上下对称的两部分，便于拆卸检查试验件7或更换损坏的石英灯管811。试验件7内部设置加热器8，此加热器8是石英灯加热器，加热器8与加热器固定段4相连。
所述工作段3内部的试验件7与转阶段6连接，转阶段6固定于过渡固定段2一端法兰端面上。转阶段6模拟试验件7的安装刚度边界，避免边界刚度过大，影响试验件7的应力分布，另外，转阶段6材料选用与试验件7一致，避免因材料热膨胀系数不同而引起的应力集中。
所述过渡固定段2、转阶段6、工作段3、加热器固定4段均处于高温加热区，因此各部件材料均选用耐高温金属材料（如采用高温合金GH4169）加工，保证部件在高温环境下仍有较高的强度和刚性。由于存在高温的影响，因此在各高温区的法兰配合面采用 2mm 厚陶瓷纤维布用于密封。
所述试验件7的受声面为外表面，受热面为内表面。
所述工作段3上设有放置传声器15的安装孔（图中未示出），传声器15用于测试通过试验件7外表面和工作段3内表面之间通道的噪声量级，用于噪声的闭环控制。
所述工作段3上设置有测试孔（图中未示出），激光测振仪12发出的激光通过测试孔到达试验件7表面，用于测试在噪声激励下试验件7的振动加速度。
所述加热器8由石英灯管811、石英玻璃套管812和石英灯水冷模块813组成。所述石英灯水冷模块813包括一呈锥台状布置的冷却水循环用水冷通道8132，水冷通道8132由数根中空的管道焊接而成，水冷通道8132上设置有进水口8133和出水口8134，石英灯水冷模块813的进出水管路分别与进水口8133和出水口8134连接，所述水冷通道8132的外部包裹有锥台状的壳体8135，所述壳体8135一端设置有第十七法兰端面8131，所述壳体8135上设置有夹子安装孔81351，所述石英玻璃套管812和石英灯管811分别通过大夹子22和小夹子23固定在壳体8135上。石英灯水冷模块813上的第十七法兰端面8131与加热器固定段4一端的第十三法兰端面4131相连。为了更好的对圆台形试验件7表面进行加热，石英灯水冷模块813设计为与试验件7结构类似的圆台形结构，石英灯水冷模块813外表面环向均匀布置多根石英灯管811。
所述石英灯管811为辐射加热，且位于圆台形试验件7的腔体内部，可以有效减少空气热对流的热量损失，提高对圆台形试验件7的加热效果。
为了确保试验件7加热均匀，减小试验件7不同部位的温度梯度，设计的石英灯管811两端均需超出试验件7前后端面至少 100mm。石英灯管811中心距试验件7加热表面的距离应控制在 75~150mm 为佳。
噪声试验采用气流激励，气流流过试验件7表面，会带走试验件7上的部分热量，为了能够使试验件7温度达到并稳定在一定的高温温度下（如 650℃），选用高功率石英灯管811（如选用每根石英灯管的功率为 6kW），并在石英灯管811靠近石英灯水冷模块813的一侧壳体8135上加涂反射涂层，用于提高反射率，提高石英灯管811的加热效率。
由于一般石英灯管811出线端的耐温为 400℃以内，因此为了给石英灯管811出线端进行充分的冷却，设计中使石英灯管811出线端朝向加热器固定段4，并使石英灯管811出线端暴露在气流中，采用气流为石英灯管811出线端冷却。
为了保证石英灯管811在高声强噪声环境下的结构不被破坏，在石英灯管811外部增加壁厚为 3mm 的石英玻璃套管812，能够起到保护石英灯管811的作用。
所述加热器固定段4一端法兰端面与石英灯水冷模块813上的法兰端面连接，另一端与扩散段5的小口径端法兰面端面连接。加热器固定段4由第二外圆筒411和第二内圆筒412通过 8块矩形第二连接板415连接组成，第二外圆411筒和第二内圆筒412之间形成的圆环形截面为气流通道，第二内圆筒412为中空结构，可以起到减重的作用。
所述加热器固定段4的第二内圆筒412为中空结构，其上设计有圆通孔4121，所述第二连接板415内部中空形成长条通孔4151，所述长条通孔4151两端分别与所述第二外圆筒411外部和所述第二内圆筒412内部相通。其中圆通孔4121用于将石英灯管811的通电线缆引入到第二内圆筒412的内部腔体，然后通过长条通孔4151引出到试验装置以外，然后将石英灯管811的通电线缆与供电设备17连接；长条通孔4151还用于将石英灯水冷模块813的进出水管路从石英灯水冷模块813和第二内圆筒412连通的腔体内部引出到试验装置以外，然后将进出水管路与水冷机18连接。该结构将通电线缆和进出水管路通过圆通孔4121和长条通孔4151引出试验装置外，可以避免线缆对噪声气流产生阻挡，也可以避免线缆和水管暴露在高温环境中，同时圆通孔4121较小，便于密封处理。
所述加热器固定段4的第二内圆筒412的后端面与封堵法兰板9连接，防止气流进入第二内圆筒412的中空区域，起到保护石英灯管811的通电线缆和石英灯水冷模块813的进出水管路的作用，进而也起到保护石英灯水冷模块813内部结构的作用。
所述扩散段5的小截面端的法兰端面与加热器固定段4的后端法兰端面连接；扩散段5的大截面端的法兰端面与消声室（图中未视出）连接，扩散段5的内表面涂白色环氧树脂漆，所述扩散段5形状如喇叭，采用指数曲线结构，呈小口径到大口径逐渐放大，所述扩散段5的作用是使输入的噪声快速的扩散入消声通道中，可有效将噪声扩散出去，同时也可以防止产生驻波和反射，避免对上游声场产生干扰。
所述行波管装置是专门设计的高声强热噪声加载试验装置，工作段3内部声腔试验量级可达到 165dB 以上，频率范围 50Hz~10000Hz。在各部件连接法兰配合面处采用2mm 厚陶瓷纤维布垫片用于密封，确保试验装置不漏气漏声。
所述噪声测量系统包括数据采集仪10、高温应变片11、激光测振仪12和热电偶传感器13，用于热噪声试验中的振动加速度、应变数据、温度的测量和记录。所述高温应变片11粘贴在工作段3内的试验件7的测点位置，用于噪声试验中的应变数据的测量；所述激光测振仪12固定于工作段3的外部上方，通过工作段3上的测试孔，采用非接触式测量方法，用于实时监控试验件7的振动加速度响应，实时监控试验件7的结构振动情况，若发生破坏，可及时发现；热电偶传感器13固定在圆台形试验件7外表面，测量圆台形试验件7的温度，根据温度情况调整石英灯加热器8的输出，使圆台形试验件7达到规定的试验温度（如 650℃）；所述数据采集仪10通过线缆与高温应变片11、激光测振仪12和热电偶传感器13连通，用于试验数据的采集和保存。
所述噪声控制系统包括噪声控制仪14、传声器15和电动气流扬声器16，用于实现规定噪声激励谱的闭环控制。所述噪声控制仪14与电动气流扬声器16连接，噪声控制仪14根据噪声试验谱向电动气流扬声器16输入电压信号，控制电动气流扬声器16的输出信号和功率；噪声控制仪14与传声器15连接，传声器15测量的噪声信号输入到噪声控制仪14，用于噪声控制仪14内部的闭环控制运算。
所述电动气流扬声器16，型号是：YT-20000，其进气口和出气口均为圆形。电动气流扬声器16进气口与气源管道连接，其出气口与号筒1的第一法兰端面1111连接，其作用是在通规定压力（0.25MPa~0.35MPa 之间）气流的状态下，在噪声控制仪14的控制下，输出规定的噪声试验谱。
所述电动气流扬声器16的功率Wn ，根据公式进行估算：
式中，SPL 为噪声试验的目标试验量级，单位为dB；
S 为工作段的气流通道截面积，单位为㎡；
We为达到规定噪声量级所需有效功率，单位为瓦；
Wn为电动气流扬声器的输出功率，单位为瓦；
η为噪声试验装置的总发声效率，取值范围 0~1。
所述过渡固定段2上的环形截面积，根据要求的噪声试验的目标试验量级SPL 、电动气流扬声器的功率Wn和噪声试验装置的总发声效率η，也可以根据以上公式计算确定。
本实施例中，噪声试验的目标试验量级 SPL=165dB；试验件7和工作段3之间的环形气流通道的通道截面积S=0.165 ㎡；噪声试验装置的总发声效率η为 30%；根据以上公式计算获得，Wn =19606 瓦，所以电动气流扬声器16选用规格为 2 万声瓦。
为了更加清楚理解本试验装置，下面就本试验装置的具体安装调试步骤进行说明：
1）将电动气流扬声器16一端的法兰端面与号筒1的小口径端法兰端面用螺栓连接，具体地，将电动气流扬声器16一端的法兰端面与号筒1的第一法兰端面1111用螺栓连接，电动气流扬声器16另一端的法兰端面与气源管路连接；
2）将号筒1的大口径端法兰端面与过渡固定段2的法兰端面用螺栓连接，具体地，将号筒1的第四法兰端面1122与过渡固定段2的第五法兰端面2111用螺栓连接；
3）将过渡固定段2与转阶段6连接，具体地，将过渡固定段2的第七法兰端面2121与转阶段6的第八法兰端面611用螺栓连接，在圆台形试验件7上粘贴高温应变片11和热电偶传感器13后，将其固定在转阶段6上，测试线缆通过过渡固定段2的出线口2113引出后与数据采集仪10连接，并调试数据至正常状态；
4）然后将组装体吊装放置于过渡固定段支架19上；
5）将加热器固定段4吊装放置于加热器固定段支架20上，将石英灯加热器8与加热器固定段4连接，具体地，将石英灯加热器8的第十七法兰端面8131与加热器固定段4的第十三法兰端面4131用螺栓连接，分别将石英灯通电线缆和水管管路通过加热器固定段4上的圆通孔4121和长条通孔4151引出行波管装置外，将通电线缆与加热器供电设备17连接，将水管管路与水冷机18连接，分别调试至正常状态，然后将封堵法兰板9与加热器固定段4连接，具体地，将封堵法兰板9与加热器固定段4的第十四法兰端面4141用螺栓连接；
6）将扩散段5放置于扩散段支架21上，将扩散段5与消声通道连接，然后与加热器固定段4连接，具体地，将扩散段5的第十六法兰端面512与消声通道连接，然后第十五法兰端面511与加热器固定段4的第十二法兰端面4112用螺栓连接；
7）将工作段3的下工作段312两端分别与过渡固定段2和加热器固定段4连接，具体的，将下工作段312的第一下法兰端面3121与第一外圆筒211的第六法兰端面2112用螺栓连接，将第二下法兰端面3122与第十一法兰端面4111用螺栓连接，在安装对接过程中，确保圆台形试验件7与石英灯加热器8轴线中心重合；
8）待各部位安装到位后，将上工作段311分别与过渡固定段2和加热器固定段4连接，具体地，将上工作段311的第一上法兰端面3111与第一外圆筒211的第六法兰端面2112用螺栓连接，将第二上法兰端面3112与第十一法兰端面4111用螺栓连接，然后将下端法兰端面3113和上端法兰端面3123通过螺栓连接；
9）将激光测振仪12固定在工作段3附近，激光通过工作段3上的测试孔打到圆台形试验件7上的测点位置，然后将激光测振仪12与数据采集仪10连接，并调试至正常状态；
10）在过渡固定段2和上工作段311上分别布置传声器15，将噪声控制仪14、传声器15、电动气流扬声器16连成系统，并调整至正常状态；
11）启动空压机，为电动气流扬声器16提供稳定气源，启动噪声控制系统、采集系统、石英灯加热系统进行联调和低量级预试验；
12）整个系统调试正常后，按照规定的噪声激励谱量级开展噪声试验。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于试验件的热噪声试验装置，包括行波管装置、试验件（7）、加热器（8）、测量系统和噪声控制系统，其特征在于，所述行波管装置包括号筒（1）、过渡固定段（2）、工作段（3）、加热器固定段（4）和扩散段（5），各组件之间依次连接，所述过渡固定段（2）内部还设置有中空柱状转阶段（6），所述试验件（7）设置在所述工作段（3）内部，所述试验件（7）和所述转阶段（6）连接，所述工作段（3）内表面与所述试验件（7）外表面之间形成的通道为气流通道，所述加热器（8）设置在所述试验件（7）内部，所述加热器（8）和所述加热器固定段（4）连接，所述号筒（1）包括呈中空喇叭状的第一号筒（111）和第二号筒（112），所述过渡固定段（2）包括第一外圆筒（211）、第一内圆筒（212）和第一内圆筒（212）一端连接的锥状体（213），所述第一外圆筒（211）和所述第一内圆筒（212）之间通过矩形第一连接板（214）进行连接，所述第一外圆筒（211）和所述第一内圆筒（212）之间形成环状空气通道，所述工作段（3）整体呈中空梭状，包括上工作段（311）和下工作段（312），所述加热器固定段（4）包括第二外圆筒（411）、第二内圆筒（412）、第二内圆筒（412）两端分别连接的中空柱状体（413）和中空锥台体（414），所述第二外圆筒（411）和所述第二内圆筒（412）通过中空的矩形第二连接板（415）进行连接，所述第二外圆筒（411）和所述第二内圆筒（412）之间形成环状空气通道，所述第二连接板（415）两端分别与所述第二外圆筒（411）外部和所述第二内圆筒（412）内部相通，所述扩散段（5）呈中空喇叭状，所述锥台体（414）的一端连接有封堵法兰板（9），所述加热器（8）包括石英灯管（811）、石英玻璃套管（812）和石英灯水冷模块（813）。
2.根据权利要求1所述的用于试验件的热噪声试验装置，其特征在于，所述第一号筒（111）两端朝外延伸分别形成有第一法兰端面（1111）和第二法兰端面（1112），所述第二号筒（112）两端朝外延伸分别形成有第三法兰端面（1121）和第四法兰端面（1122），所述第二法兰端面（1112）和第三法兰端面（1121）通过螺栓连接，所述第一外圆筒（211）两端朝外延伸分别形成有第五法兰端面（2111）和第六法兰端面（2112），所述第一内圆筒（212）一端设置有第七法兰端面（2121），所述第五法兰端面（2111）和第二号筒（112）的第四法兰端面（1122）通过螺栓连接，所述转阶段（6）两端分别设置有第八法兰端面（611）和第九法兰端面（612），所述转阶段（6）一端的第八法兰端面（611）与所述第一内圆筒（212）一端的第七法兰端面（2121）通过螺栓连接，所述试验件（7）一端设置有第十法兰端面（711），所述转阶段（6）另一端的第九法兰端面（612）与试验件（7）一端的第十法兰端面（711）通过螺栓连接，所述上工作段（311）两端朝外延伸分别形成有第一上法兰端面（3111）和第二上法兰端面（3112），所述上工作段（311）下端向外延伸形成有下端法兰端面（3113），所述下工作段（312）两端朝外延伸分别形成有第一下法兰端面（3121）和第二下法兰端面（3122），所述下工作段（312）上端向外延伸形成有上端法兰端面（3123），所述第一上法兰端面（3111）和第一下法兰端面（3121）均与第一外圆筒（211）的第六法兰端面（2112）通过螺栓连接，所述下端法兰端面（3113）和上端法兰端面（3123）通过螺栓连接，所述第二外圆筒（411）两端朝外延伸分别形成有第十一法兰端面（4111）和第十二法兰端面（4112），所述第二上法兰端面（3112）和第二下法兰端面（3122）均与所述第十一法兰端面（4111）通过螺栓连接，所述柱状体（413）的一端设置有第十三法兰端面（4131），所述锥台体（414）一端设置有第十四法兰端面（4141），所述封堵法兰板（9）和所述锥台体（414）的第十四法兰端面（4141）通过螺栓连接，所述扩散段（5）两端朝外延伸分别形成有第十五法兰端面（511）和第十六法兰端面（512），所述第十五法兰端面（511）和所述第二外圆筒（411）的第十二法兰端面（4112）通过螺栓连接，所述石英灯水冷模块（813）的一端设置有第十七法兰端面（8131），所述第十七法兰端面（8131）与所述柱状体（413）的第十三法兰端面（4131）通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的用于试验件的热噪声试验装置，其特征在于，所述测量系统包括数据采集仪（10）、高温应变片（11）、激光测振仪（12）和 热电偶传感器（13），所述高温应变片（11）粘贴在所述试验件（7）表面，所述激光测振仪（12）固定在所述工作段（3）的外部，所述热电偶传感器（13）固定在所述试验件（7）外表面，所述激光测振仪（12）、高温应变片（11）和热电偶传感器（13）均与所述数据采集仪（10）连接。
4.根据权利要求1所述的用于试验件的热噪声试验装置，其特征在于，所述噪声控制系统包括噪声控制仪（14）、传声器（15）和电动气流扬声器 （16），在所述过渡固定段（2）和所述上工作段（311）上均设置传声器（15），在所述第一号筒（111）的一端连接电动气流扬声器（16），所述传声器（15）和所述电动气流扬声器 （16）均与所述噪声控制仪（14）连接。
CN202410123321.4A 2024-01-30 2024-01-30 一种用于试验件的热噪声试验装置 Active CN117664584B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410123321.4A CN117664584B (zh) 2024-01-30 2024-01-30 一种用于试验件的热噪声试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410123321.4A CN117664584B (zh) 2024-01-30 2024-01-30 一种用于试验件的热噪声试验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117664584A CN117664584A (zh) 2024-03-08
CN117664584B true CN117664584B (zh) 2024-04-19

Family

ID=90064386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410123321.4A Active CN117664584B (zh) 2024-01-30 2024-01-30 一种用于试验件的热噪声试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117664584B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060080051A (ko) * 2005-01-04 2006-07-07 넥스원퓨처 주식회사 진행파관의 히터가열장치
CN202307779U (zh) * 2011-10-19 2012-07-04 北京强度环境研究所 外加热高温行波管
CN103048153A (zh) * 2012-12-10 2013-04-17 中国飞机强度研究所 一种用于圆筒形结构声学性能测试的试验系统
CN104596781A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京强度环境研究所 一种火焰加热式热噪声复合环境试验装置
CN106989815A (zh) * 2017-04-26 2017-07-28 北京强度环境研究所 一种噪声试验装置
CN110954334A (zh) * 2019-12-13 2020-04-03 湖南汉能科技有限公司 一种试验件气动性能试验装置
CN212621466U (zh) * 2020-05-06 2021-02-26 湖南汉能科技有限公司 一种航空发动机燃烧室试验台试验件安装系统
CN113091887A (zh) * 2021-04-22 2021-07-09 中国人民解放军92578部队 基于重力式水洞的水下航行体流激噪声的测试装置及方法
CN213956713U (zh) * 2020-12-16 2021-08-13 天津航天瑞莱科技有限公司 一种复合材料航空发动机火焰筒的高温振动特性试验系统
CN113483977A (zh) * 2021-06-28 2021-10-08 北京强度环境研究所 一种轻薄结构声学特性测试装置
CN115806058A (zh) * 2023-02-01 2023-03-17 天津航天瑞莱科技有限公司 飞行器锥形舱段连接处热强度考核试验装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7980146B2 (en) * 2008-07-18 2011-07-19 General Electric Company System for sampling the airflow entering the compressor of a turbomachine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060080051A (ko) * 2005-01-04 2006-07-07 넥스원퓨처 주식회사 진행파관의 히터가열장치
CN202307779U (zh) * 2011-10-19 2012-07-04 北京强度环境研究所 外加热高温行波管
CN103048153A (zh) * 2012-12-10 2013-04-17 中国飞机强度研究所 一种用于圆筒形结构声学性能测试的试验系统
CN104596781A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京强度环境研究所 一种火焰加热式热噪声复合环境试验装置
CN106989815A (zh) * 2017-04-26 2017-07-28 北京强度环境研究所 一种噪声试验装置
CN110954334A (zh) * 2019-12-13 2020-04-03 湖南汉能科技有限公司 一种试验件气动性能试验装置
CN212621466U (zh) * 2020-05-06 2021-02-26 湖南汉能科技有限公司 一种航空发动机燃烧室试验台试验件安装系统
CN213956713U (zh) * 2020-12-16 2021-08-13 天津航天瑞莱科技有限公司 一种复合材料航空发动机火焰筒的高温振动特性试验系统
CN113091887A (zh) * 2021-04-22 2021-07-09 中国人民解放军92578部队 基于重力式水洞的水下航行体流激噪声的测试装置及方法
CN113483977A (zh) * 2021-06-28 2021-10-08 北京强度环境研究所 一种轻薄结构声学特性测试装置
CN115806058A (zh) * 2023-02-01 2023-03-17 天津航天瑞莱科技有限公司 飞行器锥形舱段连接处热强度考核试验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
党新宪 ; 赵坚行 ; 颜应文 ; 刘勇 ; 徐榕 ; 张欣 ; .双旋流器燃烧室壁温试验.航空动力学报.2010,(06),第31-36页. *
双旋流器燃烧室壁温试验;党新宪;赵坚行;颜应文;刘勇;徐榕;张欣;;航空动力学报;20100615(06);第31-36页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117664584A (zh) 2024-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100561216C (zh) 一种吸声材料的高温吸声性能测试装置
CN114295382B (zh) 高压涡轮叶片振动应力动测核心机试验器的进气机匣
US20060260292A1 (en) Gas turbine exhaust diffuser
CN111537181B (zh) 一种基于电弧加热的热噪声风洞及试验方法
CN101696955B (zh) 一种变参数温度场下多孔金属材料吸声性能测试装置
CN112555057A (zh) 火箭发动机喷管喉衬的测试装置
CN117664584B (zh) 一种用于试验件的热噪声试验装置
CN109253940A (zh) 一种用于涡轮叶片材料热疲劳的实验装置
CN108426798B (zh) 一种模块化气膜冷却卤素灯平面加热与冷却装置
CN209459789U (zh) 包含热像温度传感器的系统和包含燃气涡轮机引擎的系统
CN111289257A (zh) 一种耐温声衬声学特性试验装置及方法
CN112431686A (zh) 用于高压涡轮叶片振动应力测量试验器的内涵喷管
CN109307635A (zh) 一种气膜冷却卤素灯线加热与冷却装置
CN112525739A (zh) 一种高温随机疲劳试验装置与方法
CN115041248B (zh) 一种超高温条件下振动的多因素环境模拟系统
CN108224466B (zh) 一种耐高温高压的燃烧室火焰监控装置
CN110823501A (zh) 一种用于高超声速低密度风洞稳定段的水冷光学测试法兰
CN109307577B (zh) 一种用于高温振动试验的气冷装置
CN114354334A (zh) 一种涡轮叶片成型用材料长时服役工况模拟试验装置
CN113125503A (zh) 一种测量推进剂燃烧响应的热声不稳定实验系统的测量方法
KR20160030697A (ko) 열구배형 블레이드 공진 시험 시스템
CN113624505B (zh) 一种压气机出口流场模拟装置
CN114166991A (zh) 火箭发动机绝热层的单边多出测试装置
CN114904597B (zh) 一种用于超高温条件下振动的平壁型内热源系统
Pinker The enhancement of the QinetiQ Noise Test Facility for larger-scale exhaust systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant