DE69928476T2

DE69928476T2 - Gezackte Strahldüse zur Unterdrückung des Strahllärms

Info

Publication number: DE69928476T2
Application number: DE69928476T
Authority: DE
Inventors: Douglas C. Mathews; John K.C. Low
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2019-09-04
Also published as: JP2000080958A; EP0984152B1; US6314721B1; EP0984152A2; DE69928476D1; EP0984152A3

Description

Die Erfindung betrifft Gasturbinentriebwerksdüsen und insbesondere Düsenkonstruktionen zur Strahlgeräuschunterdrückung.
Strahlgeräusch wird durch das turbulente Mischen der Hochgeschwindigkeits-Triebwerksgase verursacht, die aus dem hinteren Ende einer modernen Gasturbine kommen. Das turbulente Mischen erfolgt zwischen den Hochgeschwindigkeitsgasen undzwischen den Hochgeschwindigkeitsgasen und Umgebung. Die Hochgeschwindigkeitabgase sind typischerweise eine Mischung aus zwei Quellen – den heißen Gasen, die von dem verbrannten Brennstoff in der Kernströmung der Turbine herrühren (primäre Quelle) und kühlerer Luft, die von Bläserbypasskanälen abgegeben wird (sekundäre Quelle). Die Geschwindigkeit der Kernströmung ist typischerweise im Bereich von 1600 ft/sec (488 ms^–1), während die Geschwindigkeit der Bläserbypassströmung typischerweise im Bereich von 1000 Fuß/Sekunde (305 ms^–1) ist. Die zwei Ströme ergeben, wenn sie vollständig vermischt sind, typischerweise eine Geschwindigkeit des gemischten Strahls von 1200 ft/sec (366 ms^–1). Der Geschwindigkeitsgradient, der an den verschiedenen Grenzflächen oder Scherbereichen existiert, nämlich zwischen der strömungsabwärtigen vermischen Strömung und der Bläserabgasströmung, zwischen der Bläserabgasströmung und Umgebung und zwischen der Kernströmung und Umgebung führt zu Strömungsstörungen. Diese Strömungsstörungen oder -turbulenzen führen zu Strahlgeräusch. Die turbulente Strömung in den Scherbereichen zwischen den Hochgeschwindigkeitsgasen und der Umgebungsluft erzeugen eine signifikante Komponente der hohen Geräuschniveaus, die für den Flugzeugbetrieb von kommerziellen Flugplätzen störend sind.
Infolge der negativen Auswirkung, die Geräusch auf die Umgebung hat, haben viele Länder und Flughäfen zunehmend strenge Geräuschreduktionskriterien Flugzeugen auferlegt. In den Vereinigten Staaten hat die Federal Aviation Administration (FAA) strenge Geräuschreduktionsgrenzwerte Flugzeugen auferlegt, die augenblicklich in Verwendung sind. Außerdem reichen die Beschränkungen, die von verschiedenen Flughäfen auferlegt werden, von finanziellen Strafen und Flugplaneinschränkungen bis zu einem gänzlichen Verbot der Benutzung des Flugzeugs. Eine effektive und effiziente Geräuschreduktionslösung ist erforderlich, da diese Beschränkungen ernsthaft die Nutzungslebensdauer für bestimmte Typen von Flugzeugen verkürzen, die von kommerziellen Fluglinien momentan verwendet werden.
Turbobläsertriebwerke werden entweder als mit einem niedrigen Bypassverhältnis oder mit einem hohen Bypassverhältnis basierend auf dem Verhältnis der Bypassströmung zu der Kernströmung kategorisiert. Strahlgeräusch ist ein bekanntes Problem bei Triebwerken mit niedrigem Bypassverhältnis. Bei den Strahltriebwerken mit niedrigem Bypassverhältnis vermischen sich die Abgase, die von dem Kern und den Bläserbypasskanälen ausgehen, typischerweise bevor sie die Austrittsdüse des Triebwerks verlassen, wo sie eine Abgaswolke hoher Geschwindigkeit bilden. Die Wolke reibt oder schert relativ zu der langsameren Umgebungsluft, wenn sie vorbeijagt, und erzeugt Turbulenz und somit Strahlgeräusch.
Typischerweise sind die neueren Strahltriebwerke Triebwerke mit hohem Bypassverhältnis, die niedrigere (jedoch immer noch signifikante) Niveaus von Strahlgeräusch haben als Triebwerke mit niedrigem Bypassverhältnis. Die meisten Triebwerke mit hohem Bypassverhältnis haben separate Strömungsdüsenaustrittssysteme. Triebwerke mit hohem Bypassverhältnis haben viel größere Bläserströme und insgesamt größere Gesamttriebwerksströmungsraten als die Triebwerke mit niedrigem Bypassverhältnis. Schub wird durch größere Massenströmungsraten und niedrigere Strahlgeschwindigkeiten als bei Triebwerken mit niedrigem Bypassverhältnis erzielt. Infolge der niedrigeren Strahlgeschwindigkeiten ist das Niveau an Strahlgeräusch bei diesen Triebwerken mit hohem Bypassverhältnis verglichen mit den Triebwerken mit niedrigem-Bypassverhältnis verringert.
Jedoch bleibt Strahlgeräusch ein Problem für moderne Triebwerke mit hohem Bypassverhältnis insbesondere während des Betriebs bei hohen Triebwerkleistungsniveaus. Hohe Triebwerksleistung ist typischerweise den Flugzeugstartszenarien eigen, wo das Triebwerk einen hohen Schub erzeugt und zu einer Hochgeschwindigkeits-Abgasluft führt. Die FAA erlegt strenge Geräuschanforderungen bei hoher Leistung auf. Moderne Triebwerke mit hohem Bypassverhältnis müssen das Erfordernis erfüllen, immer mehr Schub zum Antreiben neuer und vergrößerter Versionen mit höherem Start-Gesamtgewicht des Flugzeugs anzutreiben. In der Folge arbeiten die modernen Triebwerke mit hohem Bypassverhältnis bei höhe ren Strahltemperaturen und höheren Druckverhältnissen und erzeugen höhere Strahlgeschwindigkeiten und somit höhere Strahlgeräuschniveaus als frühere Modelle von Triebwerken mit hohem Bypassverhältnis.
Im Stand der Technik der Strahlgeräuschunterdrückung wurden unterschiedliche Strukturen zur Geräuschverringerung vorgeschlagen. Beispielsweise wurde ein Konzept mit einem ausgebauchten Mischer in der Vergangenheit für den langen Kanal verwendet, der solchen Strömungsabgassystemen gemein ist, wie sie in der JT8D Triebwerksfamilie von Pratt & Whitney verwendet werden.
Beispiele für derartige Geräuschunterdrückungsstrukturen findet man in den US Patenten Nummern 4 401 269 und 5 638 675, die beide auf die Anmelderin übertragen wurden. Das '269 Patent an Eiler und das '675 Patent an Zysman et al. beschreiben ausgebauchte Mischer für ein Gasturbinentriebwerk. Der ausgebauchte Mischer weist axial und radial verlaufende Rutschen auf. Die Rutschen wirken als Gasleitungen, wodurch relativ kühle Bläserluft mit niedriger Geschwindigkeit in die Rutschen und entsprechend in die heiße Kerngasströmung höherer Geschwindigkeit gelenkt wird. Die ausgebauchten Mischer erhöhen somit das Mischen der Kern- und Bläserbypass-Gase.
Obwohl die üblichen Strömungsabgassysteme mit langem Kanal des Stands der Technik, wie durch die Abgasdüsen der JT8D Triebwerksfamilie, in den '269 und '675 Patenten repräsentiert, auf große wirtschaftliche Akzeptanz in der Triebwerksindustrie gestoßen sind, ist die Anmelderin konstant auf der Suche danach, die separaten Strömungsaustrittsdüsensysteme von Gasturbinentriebwerken zu verbessern, insbesondere während Betrieb der Triebwerke bei hohen Leistungsniveaus. Andere Studien und Düsenkonfigurationen einschließlich Laschenkonzepte wurden vorgeschlagen und analysiert, um die Effekte und physikalischen Phänomene zu verstehen, die mit den Anordnern von Laschen an dem Düsenauslass einhergehen. Jedoch haben bisher Düsenkonfigurationen inkorporieren, die Laschen für die Strahlengeräuschunterdrückung nicht zu einem gangbaren kommerziellen Produkt geführt. Strahlgeräuschunterdrückungsverbesserungen, die Düsenlaschen verwenden, müssen leicht, wirtschaftlich, einfach herzustellen und einfach in moderne Gasturbinentriebwerke zu inkorporieren sein. Außerdem sollten Düsen, die Laschen beinhalten, nicht den Triebwerkschub oder die Triebwerksleistung negativ beeinflussen.
Gemäß einem ersten Aspekt liefert die Erfindung eine Gasturbinenaustrittsdüse gemäß Anspruch 1.
Gemäß einem zweiten Aspekt liefert die Erfindung eine Düse gemäß Anspruch 8.
Gemäß einem dritten Aspekt liefert die Erfindung ein Austrittsdüsensystem gemäß Anspruch 9.
Breit ausgedrückt liefert eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Gasturbinenaustrittsdüse (20, 30), die eine Anordnung von Laschen aufweist, die in eine Richtung radial nach innen und radial nach außen ragen und die sich umfangsmäßig um die Düse sind, wobei die Laschen bei Verwendung Wirbel zum Vermischen der Düsen-Fließströmung mit einer benachbarten Fließströmung erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Gasturbinentriebwerksaustrittsdüse zum Unterdrücken von Strahlgeräusch mit einer Anordnung von Düsenlaschen bereitgestellt, die in eine Richtung radial nach innen und radial nach außen gerichtet sind und sich in diese Richtung erstrecken, zum Erhöhen der Effizienz des Mischprozesses zwischen den Austrittsgasströmen und der Umgebungsluft. Die Düsenlaschen sind umfangsmäßig an dem Auslass einer Austrittsdüse angeordnet. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine alternierende Anordnung von Laschen auf, die von der Austrittsdüse radial nach außen gerichtet sind, Laschen, die eine glatte, kontinuierliche Verlängerung des Austrittsdüsenkanals sind, Laschen, die radial nach innen in die Austrittsdüse gerichtet sind, gefolgt von Laschen, die eine glatte, kontinuierliche Verlängerung des Austrittsdüsenkanals sind. Diese alternierende Anordnung wird um den Umfang des Düsenauslasses wiederholt.
Die vorliegende Erfindung ändert Strömungsstörungen, die zu Geräusch führen, indem sie das Erzeugen von Wirbeln durch die Laschen zwischen den Fließströmen der Austrittsdüsen und der Umgebungsluft veranlasst. Diese Wirbel erleichtern das Vermischen des Kern- und Bläserfließströme, indem sie den Bläserfließstrom radial in die Kernströmung zieht, und alternativ, indem sie die Kernströmung radial nach außen in die Bläserströmung zieht, und erhöht so die Effizienz des Mischprozesses. Die Düsenlaschen der vorliegenden Erfindung sind derart angeordnet, dass es eine vorbestimmte Winkelrelation zwischen den Laschen und der Austrittsdüse gibt. Die Vorsprungwinkel der Laschenwinkel radial in oder aus den Fließströmen werden festgelegt, um das Einbringen von Schubverlusten für das Niveau von erreichter Geräuschreduzierung zu vermindern. Die Höhe und die Anzahl der Laschen ist eine Funktion der Düsengeometrie.
Die vorliegende Erfindung hat ihre Nützlichkeit darin, dass sie eine Strahlgeräuschunterdrückung mit minimalem Einfluss auf Triebwerksschub und -leistung erlaubt. Die vorliegende Erfindung verringert Strahlgeräusch in der Nähe des Auslassendes des Triebwerks in der Folge des Änderns der Strömungsstörungen in der Nähe der Austrittsdüse. Außerdem hat die Erfindung eine minimale Auswirkung auf das Gewicht des Gasturbinentriebwerks.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht des Auslassendes eines Gasturbinentriebwerks, die eine Ansicht einer mit Laschen versehenen Austrittsdüse zeigt, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung inkorporiert;
2 ist eine Endansicht, die eine bevorzugte Laschenanordnung der vorliegenden Erfindung angeordnet an der primären Austrittsdüse der 1 zeigt;
2A ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2A-2A von 2 genommen ist;
2B ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2B-2B von 2 genommen ist;
2C ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2C-2C von 2 genommen ist;
3 ist eine Ansicht ähnlich zu 2, die die Wechselwirkung zwischen den Gasströmen, die die Austrittsdüse verlassen, und der Umgebungsluft zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, zum Teil weggebrochen und zum Teil im Schnitt, des Auslassendes der Austrittsdüse, die weitere Details der Wechselwirkung zwischen den Gasfließströmen zeigt, welche durch die bevorzugte Laschenanordnung der vorliegenden Erfindung verursacht wird.
Es wird auf die 1 Bezug genommen. In einem typischen Turbobläsertriebwerk 10 mit einer in Längsrichtung verlaufenden Zentralachse gelangt Luft in das strömungsaufwärtige Ende des Triebwerks. Wie in der Technik bekannt und deshalb hier nicht gezeigt, strömt Luft, wenn sie in das vordere Ende des Strahltriebwerks gelangt, durch den Bläser und wird auf eine primäre Strömung oder Kernströmung und eine sekundäre Strömung oder Bypassströmung aufgeteilt. Die primäre Strömung gelangt zuerst in einen Niederdruckverdichter und dann in einen Hochdruckverdichter. Die Luft wird dann mit Brennstoff in einer Brennkammer vermischt und die Mischung wird entzündet und verbrannt und so erhöht sie ihren Druck und ihre Temperatur. Die sich ergebenden Verbrennungsprodukte strömen in eine Hochdruckturbine und eine Niedrigdruckturbine, welche den Verbrennungsgasen Energie entziehen, um den Bläser und den Verdichter zu drehen. Die Gase expandieren dann durch eine innere Austrittsdüse 20, um nützlichen Schub zu erzeugen. Der Bypassstrom wird von dem Bläser komprimiert, strömt außerhalb des Kerns des Triebwerks durch einen Ringkanal, der konzentrisch zu dem Kerntriebwerk ist, und wird durch eine äußere Austrittsdüse 30 abgegeben als zusätzlicher nützlicher Schub. Die zwei konzentrischen Fließströme verbinden sich strömungsabwärts von dem Turbinenaustrittsbereich des Triebwerks. Die zwei Ströme vermischen sich dann miteinander und mit der umgebenden Umgebungsströmung, wie nachfolgend beschrieben.
Es wird auf die 2 Bezug genommen. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung von alternatierenden Laschen 40. Diese Anordnung von Laschen weist Laschen 44, die radial nach außen gerichtet sind und in die Bläserfließströmung ragen, Laschen 48, die eine glatte, kontinuierliche Verlängerung des Austrittsdüsenkanals 20 sind, Laschen 52, die radial nach innen gerichtet sind und in den Kernströmungskanal ragen, gefolgt von Laschen 48, die eine glatte, kontinuierliche Verlängerung des Austrittsdüsenkanals sind, auf. Diese alternierende Anordnung von Laschen wird sequenziell wiederholt und ist entlang des gesamten Umfangs des Auslasses der Düse 20 angeordnet.
Es wird auf 2A und 2C Bezug genommen. Die Laschen 44, 52, die radial nach außen und nach innen bezogen auf den Kern- und den Bläserfließstrom gerichtet sind, habe eine Winkelbeziehung bezogen auf die Gasfließströme, welche durch die Düse 20, 30 austreten. Die Laschen ragen mit vorbestimmten Winkeln entweder in den Kern- oder in den Bläser-Fließstrom. Die Winkelorientierung für die Düsenlaschen der bevorzugten Ausführungsform wurde bestimmt, um negative Auswirkung auf den Triebwerksschub zu minimieren. Bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Vorsprungwinkel in einem Bereich von Null bis fünfundvierzig Grad (45°) sein. Winkel über 45° beeinflussen negativ den Triebwerksschub.
Es wird auf die 3 Bezug genommen. Die Wirbel 56, die von den Laschen 40 an der Austrittsdüse erzeugt werden, ziehen die Kernfließströmung und die Bläserfließströmung in einen Mischeingriff. Die Laschen 44, die radial nach außen gerichtet sind und in die Bläserfließströmung ragen, erzeugen Wirbel, welche bewirken, dass die von der inneren Austrittsdüse 20 ausgehende Kernströmung sich in die sekundäre Strömung expandiert oder dort hineingezogen wird, die von der äußeren Austrittsdüse 30 ausgeht. Die Laschen 52, die radial nach innen gerichtet sind und sich die Kemströmung ragen, erzeugen Wirbel, die bewirken, dass die Bläserströmung in die Kernströmung eindringt oder dort hineingezogen wird. Die Laschen 48, die kontinuierliche Verlängerungen der Austrittsdüse sind, verhindern, dass die nach außen und nach innen gerichteten Kern- und Bläserströmungen einander stören.
Es wird auf die 3 und 4 Bezug genommen. Jede Lasche 44, die radial nach außen gerichtet ist, erzeugt ein Paar von Wirbeln in Strömungsrichtung, die in entgegengesetzte Richtung rotieren. Die Wirbel bewirken das Vermischen der Kernströmung und der Bläserströmung. Ein effektives Mischen zwischen den zwei Fließströmen ändert die Strömungsstörungen zwischen den Kernströmungs- und Bläserströmungsgrenzflächen führt zu dem Abschwächen von Strahlgeräusch. Der rechte Rand 70 Lasche 44 erzeugt einen Wirbel mit einer Strömungs richtung im Gegenuhrzeigersinn. Dieser Wirbel zieht die Kernströmung nach außen in die Bläserströmung. Der linke Rand 78 der Lasche 44 erzeugt einen Wirbel mit einer Strömungsrichtung im Uhrzeigersinn. Letzterer Wirbel zieht die Kernströmung nach außen in die Bläserströmung.
Ähnlich wird ein Paar von Wirbeln in Strömungsrichtung, die in entgegengesetzte Richtungen rotieren, durch jede Lasche 52 erzeugt, die radial nach innen gerichtet ist. Die Wirbel, die durch die Laschen 52 erzeugt werden, ziehen die Bläserströmung radial nach innen in die Kernströmung und ziehen somit die Bläserströmung und die Kernströmung in einen Mischeingriff.
Die Stärke dieses Paars von Wirbeln ist etwa gleich der Zirkulation oder dem Ausmaß des Mischens, welches gemäß der folgenden Gleichung definiert ist: Zirkulation = 2 U h tan α,wobei "U" der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Geschwindigkeit der Kernströmung und der Bläserströmung ist, "h" die Höhe einer Lasche ist (der Abstand von der Basis der Lasche zu ihrem strömungsabwärtigen Ende) und alpha (α) der Vorsprungwinkel radial nach innen oder nach außen in den Fließstrom.
Somit ist die Zirkulation der Austrittströme eine Funktion des Unterschieds der Geschwindigkeiten der Fließströme, die mischen, der Höhe oder des Vorspringens der Laschen in die Fließströme und der Tangente des Vorsprungwinkels der Laschen in die Fließströme hinein oder aus den Fließströmen heraus. Der Vorsprungwinkel in die Fließströme kann in einem Bereich von Null Grad bis fünfundvierzig Grad (45°) sein. Winkel größer als 45° können merklich zu den Schubverlusten infolge der örtlichen Strömungsablösung beitragen, was nachteilig für die Leistung der Düse ist. Obwohl die Winkelorientierung der Laschen von 0 bis 45° gehen kann, ist aus praktischen Gründen der Bereich der Winkelorientierung von 0 bis 30°.
Gemäß der dreieckförmigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Höhe der Laschen eine Funktion der Umfangsgröße der Laschen. Die maximale Höhe der dreieckförmigen Laschen kann durch folgende Gleichung repräsentiert sein: h = ((Πd)/N)/2,wobei Πd die umfangsmäßige Größe der Laschen (der Umfang der Düse an der Basis der Laschen) ist und N die Anzahl von Laschen ist, die um die Auslassdüse angeordnet sind.
In der Turbobläsertriebwerksindustrie wird die Auswirkung von Geräusch auf Menschen in der Begrifflichkeit eines effektiven empfundenen Geräuschniveaus, EPNdB (Effective Perceived Noise dB) ausgedrückt in Dezibel, ausgedrückt. Bei hohen vermischten Strahlgeschwindigkeiten in Bereich von 1200 Fuß pro Sekunde (366 ms^–1), beträgt die Strahlgeräuschunterdrückung, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt wird, über drei EPNdB (3 EPNdB). Diese höheren Strahlgeschwindigkeiten werden beim Start erreicht; wenn die Geräuschunterdrückung gewünscht ist. Somit liefert die vorliegende Erfindung das erforderliche Niveau an Strahlgeräuschunterdrückung während Triebwerksbetriebs bei hohen Leistungsniveaus.
Die mit Laschen versehene Düse der vorliegenden Erfindung kann in Triebwerken mit sowohl einer primären Kerndüse als auch einer sekundären Bläserdüse verwendet werden, sowie in Triebwerken mit lediglich einer primären Kernaustrittsdüse. Für Bypasstriebwerke kann die Laschenanordnung der vorliegenden Erfindung an dem Auslassende sowohl der primären als auch der sekundären Düse angeordnet sein oder an einer der zwei Düsen.
Die mit Laschen versehene Düse der vorliegenden Erfindung kann in vielfältiger Weise durch eine aus einer Anzahl von Anordnungen von Laschen implementiert sein, die eine Richtung radial nach innen und radial nach außen mit einem substanziellen winkelmäßigen Versatz voneinander weg ragen. Wie vorangehend beschrieben, können die Laschen eine alternierende Anordnung oder alternativ irgendwelche andere Kombinationen von radial gerichteten Laschen und Laschen, die kontinuierlich mit der Oberfläche der Düse sind, bilden. Andere Kombination der Laschen können eine Mehrzahl von radial nach innen gerichteten Laschen benachbart zu einer Mehrzahl von radial nach außen gerichteten Laschen aufweisen.
Die Laschen können voneinander beabstandet sein oder können einander benachbart sein.
Der Fachmann wird auch verstehen, dass die vorangegangene Anzahl von Laschen, wie beschrieben, für eine spezielle Austrittsdüsengröße und -geometrie hergeleitet wurde. Die Anzahl von Laschen kann angepasst werden, um zu verschiedenen Düsen zu passen.
Aus dem Vorangegangenen wird man erkennen, dass eine Anordnung beschrieben wurde, die zu einer Strahlgeräuschunterdrückung führt, insbesondere während des Triebwerkbetriebs bei hohen Leistungsniveaus, ohne das Hinzufügen von merklichen Schubverlusten, was zu einem minimalen Gewichtsnachteil für das Gasturbinentriebwerk führt.
Sämtliche vorangegangenen Ausführungsformen sind repräsentativ für die bevorzugte Ausführungsform. Es reicht für die vorliegende Erfindung, dass eine Gasturbinentriebwerksaustrittdüse zum Unterdrücken von Strahlgeräusch eine Anordnung von Düsenlaschen aufweist, die in eine Richtung radial nach innen und radial nach außen gerichtet sind und ragen, zum Mischen der Austrittsfließströme und der Umgebung.
Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf detaillierte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, sollte der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in deren Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Gasturbinenaustrittsdüse (20, 30), aufweisend eine Anordnung von Laschen (44, 52), die in eine Richtung radial nach innen bzw. radial nach außen ragen und umfangsmäßig um die Düse sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen eine dreieckförmige Gestalt haben und bei Verwendung Wirbel (56) zum Mischen des Düsenfließstroms und eines benachbarten Fließstroms erzeugen.
Düse nach Anspruch 1, wobei die Anordnung von Laschen eine wiederholte Sequenz von Laschen aufweist, wobei die Sequenz Laschen (44) aufweist, die radial nach außen von der Austrittsdüse gerichtet sind, Laschen (52), die radial nach innen von der Austrittsdüse gerichtet sind, und kontinuierliche Laschenverlängerungen (48) der Düse dazwischen.
Düse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Laschen (44, 52), die radial nach innen bzw. nach außen gerichtet sind, einen substanziellen winkelmäßigen Versatz voneinander haben.
Düse nach Anspruch 3, wobei die Laschen 44, 42, die radial nach innen bzw. nach außen gerichtet sind mit einem Winkel von bis fünfundvierzig Grad (45°) in den Düsenfließstrom hinein oder aus diesen heraus vorspringen.
Düse nach Anspruch 4, wobei die Laschen (44, 52), die radial nach innen bzw. radial nach außen gerichtet sind, in den Düsenfließstrom mit einem Winkel von bis zu dreißig Grad (30°) hinein oder heraus vorspringen.
Düse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anordnung von dreieckförmigen Laschen, die eine Umfangsgröße haben, ferner Laschenorientierungen aufweist, um das Maß des Vermischens der Fließströme zu maximieren, wobei das Maß des Vermischens eine Funktion des Produkts des Geschwindigkeitsunterschieds zwischen dem inneren und dem äußeren Fließstrom, der Höhe der Laschen und der Tangente des Vorsprungwinkels der Laschen in den Fließstrom oder aus dem Fließstrom ist.
Düse nach Anspruch 6, wobei die Höhe der Laschen ferner eine maximale Größe aufweist, die durch das Verhältnis der Umfangsgröße der Laschen und der Anzahl von Laschen, die entlang der Düse angeordnet sind, begrenzt ist.
Düse (20) mit einem Auslassende in einer Gasturbinenmaschine zum Unterdrücken von Strahlgeräusch, aufweisend: eine Lasche (44), die radial nach außen gerichtet ist, und an dem Auslassende der Düse angeordnet ist; eine Lasche (52), die radial nach innen gerichtet ist und an dem Auslassende der Düse angeordnet ist; und eine Lasche (48), kontinuierlich mit dem Auslassende der Düse, dazwischen; wobei die alternierende Anordnung von Laschen umfangsmäßig um das Auslassende der Düse ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche, die radial nach außen gerichtet ist, und die Lasche, die radial nach innen gerichtet sind, eine dreieckförmige Gestalt haben, und wobei die Laschen Wirbel erzeugen, die den Düsenfließstrom und einen Teil von Umgebungsluft in Mischeingriff ziehen.
Austrittsdüsensystem in einem Gasturbinentriebwerk zum Unterdrücken von Strahlgeräusch, wobei das Triebwerk eine in Längsrichtung verlaufende Mittelachse, konzentrisch einen inneren und einen äußeren Strömungsweg zum Führen eines inneren und eines äußeren Fluidfließstroms durch die Maschine, eine innere und eine äußere Düse zum Abgeben des inneren und des äußeren Fließstroms in die Umgebung hat, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Düsen aufweist: eine Anordnung von Laschen (44, 52), die in eine Richtung radial nach innen bzw. radial nach außengerichtet sind und ragen, wobei die Laschen umfangsmäßig um die Düse angeordnet sind, wobei die Laschen eine dreieckförmige Gestalt haben und Wirbel (56) erzeugen, welche die Düsenfließströme und einen Teil von Umgebungsluft in Mischeingriff ziehen.
Gasturbinenmaschine aufweisend eine Düse gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Triebwerk nach Anspruch 10, wobei das Triebwerk eine innere Düse (20) und eine äußere Düse (30) aufweist, wobei eine oder beide der Düsen eine Düse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ist.