JP2011530689A - ヘルムホルツ共鳴器の調節のための方法及び該方法の実施のためのヘルムホルツ共鳴器 - Google Patents
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Abstract
Description
1) 1つの共鳴容積しか有さないヘルムホルツ共鳴器において共鳴器抵抗の調節、(ひいては共鳴器の減衰特性の最適な調節)を可能にし、
2) 2つの共鳴容積を有するヘルムホルツ共鳴器において共鳴器振動数及び抵抗の調節を可能にするものである。
1) 共鳴システム内への2つの空気入口、それも軸線方向空気入口及び接線方向空気入口を介した空気の吹き込みによって行われ、軸線方向空気入口は、掃気流空気若しくは通気流空気とも称される空気を共鳴システムの(長手方向若しくは縦方向の)軸線の方向に吹き込むものであり、接線方向空気入口は、空気(掃気流空気)を、軸線を中心とする円周に対する接線の方向に吹き込むものである。接線方向に吹き込まれる空気のパルスと軸線方向に吹き込まれる空気のパルスとの比により、共鳴容積及び狭窄部内のスワール流(旋回しながら進む流れ、旋回流又はねじれ流)のスワール数([swirl number]、旋回数又はねじれ数)が規定される。この場合に狭窄部内の音響抵抗は、スワール数の関数により求められる。
2) 狭窄部の上流側の端部に設けられるスワール発生装置(旋回流発生装置)を用いて行われる。スワール発生装置により狭窄部内に発生するスワール流は、狭窄部の下流側の端部における急激な拡張に基づき、周知のようにいわゆる渦流崩壊(vortex breakdown)を起こすことになる。明らかなように、渦流崩壊のメカニズムは、スワール数に左右される圧力損失係数と関連して示される。この例では、スワール数を、狭窄部内へ吹き込まれる軸線方向空気の比の減少によって調節することができる。
1) 軸線方向空気入口及び接線方向空気入口の流れ横断面の変化によって制御される。圧力降下は、減衰器にとって一定であるので、質量流は入口の流れ横断面に比例している。
2) 弁(制御弁)によって制御される。
3) 流体式の制御装置(いわゆる流体作動型要素)によって制御される。このような要素は、トランジスターの担体流れ動作と同様に、少量の空気を用いて主空気流を制御するものである。この場合に流体作動型要素は、ヘルムホルツ共鳴器若しくはスワール発生装置内に組み込まれた構成部分であってよいものである。
Claims (17)
- ヘルムホルツ共鳴器(10,20,20a,20b,20c)の調節のための方法であって、前記ヘルムホルツ共鳴器は、少なくとも1つの共鳴容積(11,16)を含んでおり、該共鳴容積は、軸線(29)に沿って、音響抵抗を有する狭窄部(12,17)を介して、減衰すべき室(13)に接続されている形式のものにおいて、ヘルムホルツ共鳴器(10,20,20a,20b,20c)の調節のために、狭窄部(12,17)の音響抵抗が変化されることを特徴とする、ヘルムホルツ共鳴器の調節のための方法。
- 狭窄部(12,17)の音響抵抗は、共鳴容積(11,16)及び狭窄部(12,17)におけるスワール数を変化させることにより変化させられる請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの共鳴容積(11,16)内に、軸線(29)の方向の軸線方向空気及び軸線(29)を中心とする円周に対する接線の方向の接線方向空気が吹き込まれるようになっており、スワール数の変化のために、軸線方向空気の質量流と接線方向空気の質量流との比が変化される請求項2に記載の方法。
- 少なくとも1つの共鳴容積(11,16)内に、軸線(29)の方向の軸線方向空気及び軸線(29)を中心とする円周に対する接線の方向の接線方向空気が吹き込まれるようになっており、軸線方向空気により、狭窄部(12,17)の上流側の端部に配置されたスワール発生装置(19)が流過され、スワール数の変化のために、軸線方向空気の質量流が変化される請求項2に記載の方法。
- 狭窄部(12,17)の音響抵抗の変化は、減衰すべき室(13)内で測定された脈動信号(23)に基づき行われる請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の方法を実施するためのヘルムホルツ共鳴器(10,20,20a,20b,20c)であって、少なくとも1つの共鳴容積(11,16)を含んでおり、該共鳴容積は、軸線(29)に沿って狭窄部(12,17)を介して、減衰すべき室、特に燃焼室(13)に接続されるようになっており、狭窄部(12,17)は予め規定された音響抵抗を有している形式のものにおいて、ヘルムホルツ共鳴器(10,20,20a,20b,20c)は、狭窄部(12,17)の音響抵抗の調節のための手段(14,15,18,19)を含んでいることを特徴とする、ヘルムホルツ共鳴器。
- 狭窄部(12,17)の音響抵抗の調節のための手段は、軸線(29)の方向への空気の吹き込みのための軸線方向空気入口(14,18)、及び軸線(29)を中心とする円周に対する接線の方向への空気の吹き込みのための接線方向空気入口(15)を含んでいる請求項6に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 狭窄部(12,17)の音響抵抗は、軸線方向空気入口(14)から吹き込まれる空気と接線方向空気入口(15)から吹き込まれる空気との比の変化によるスワール数に基づき変化されるようになっている請求項7に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 軸線方向空気入口(14)及び/又は接線方向空気入口(15)の流れ横断面が変化されるようになっている請求項8に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 軸線方向空気入口(14)から吹き込まれる空気と接線方向空気入口(15)から吹き込まれる空気との比を変化させるために、少なくとも1つの制御弁(21)を設けてある請求項8に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 軸線方向空気入口(14)から吹き込まれる空気と接線方向空気入口(15)から吹き込まれる空気との比を変化させるために、流体式の制御装置(24)を設けてある請求項8に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 少なくとも1つの制御弁(21)若しくは流体式の制御装置(24)の制御のために、制御部(22,27)を設けてあり、該制御部の入力部が、減衰すべき室、特に燃焼室(13)内で測定された脈動信号(23)を受け取るようになっている請求項10又は11に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 狭窄部(12,17)の音響抵抗は、狭窄部(12,17)の上流側の端部に配置されていてかつ軸線方向空気入口(18)から軸線方向に吹き込まれる空気で流過されるスワール発生装置(19)によりスワール数に基づき変化されるようになっている請求項7に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- ヘルムホルツ共鳴器(10)は唯一の共鳴容積(11)を有しており、軸線方向空気入口(14)は、共鳴容積(11)の、狭窄部(12)と相対する側に配置されており、接線方向空気入口(15)は、狭窄部(12)と軸線方向空気入口(14)との間のほぼ中間で、空気を共鳴容積(11)内に吹き込むようになっている請求項7に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- ヘルムホルツ共鳴器(20,20a,20b,20c)は、それぞれ配設の狭窄部(12,17)を有していてかつ互いに軸線(29)に沿って前後に接続された少なくとも2つの共鳴容積(11,16)を含んでおり、少なくとも第1の共鳴容積(11)は、軸線(29)の方向への空気の吹き込みのための軸線方向空気入口(14,18)及び軸線(29)を中心とする円周に対する接線の方向への空気の吹き込みのための接線方向空気入口(15)を有している請求項7に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 第2の共鳴容積(16)も、軸線(29)の方向への空気の吹き込みのための軸線方向空気入口(18′)及び軸線(29)を中心とする円周に対する接線の方向への空気の吹き込みのための接線方向空気入口(15′)を有している請求項15に記載のヘルムホルツ共鳴器。
- 両方の共鳴容積(11,16)は、狭窄部(12,17)の上流側の端部に配置されたスワール発生装置(19,19′)を有している請求項16に記載のヘルムホルツ共鳴器。
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