RU2689264C2 - Усовершенствованная панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя - Google Patents

Усовершенствованная панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2689264C2
RU2689264C2 RU2017111373A RU2017111373A RU2689264C2 RU 2689264 C2 RU2689264 C2 RU 2689264C2 RU 2017111373 A RU2017111373 A RU 2017111373A RU 2017111373 A RU2017111373 A RU 2017111373A RU 2689264 C2 RU2689264 C2 RU 2689264C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
panel
channels
gas turbine
turbine engine
plates
Prior art date
Application number
RU2017111373A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017111373A (ru
RU2017111373A3 (ru
Inventor
Беллал ВАИССИ
Себастьян ШАЛО
Лансело ГИЙУ
Жаки Нови МАРДЖОНО
Гийом МАТОН-МАРГЕРИТТ
Жорж Жан Ксавье РИУ
Клод САНСЬО
Original Assignee
Сафран Эркрафт Энджинз
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 Сафран Эркрафт Энджинз filed Critical Сафран Эркрафт Энджинз
Publication of RU2017111373A publication Critical patent/RU2017111373A/ru
Publication of RU2017111373A3 publication Critical patent/RU2017111373A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2689264C2 publication Critical patent/RU2689264C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/02—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance
    • F01N1/023—Helmholtz resonators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/24—Heat or noise insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0391—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits a single plate being bent to form one or more conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0081—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by a single plate-like element ; the conduits for one heat-exchange medium being integrated in one single plate-like element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F28F3/027—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements with openings, e.g. louvered corrugated fins; Assemblies of corrugated strips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0021—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for aircrafts or cosmonautics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0049—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for lubricants, e.g. oil coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/28—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing noise
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержит наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой выполнены пластинки (26) в заранее определенных первом и втором главных направлениях, при этом полости (20) образуют резонаторы Гельмгольца и соединены с первыми концами (30) воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении, по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом, причем, упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках. 2 н. и 8 з. п. ф-лы, 11 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к панели теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Газотурбинный двигатель, такой как двухконтурный турбореактивный двигатель, классически содержит воздушный вход, содержащий вентилятор, на выходе которого воздушный поток делится на воздушный поток, который поступает в двигатель и образует горячий или первичный поток, и на воздушный поток, который проходит вокруг двигателя и образует холодный или вторичный поток.
Как правило, двигатель содержит от входа к выходу в направлении потока газов вентилятор, по меньшей мере один компрессор, камеру сгорания, по меньшей мере одну турбину и выпускное сопло, в котором газообразные продукты сгорания, выходящие из турбины и образующие первичный поток, смешиваются с вторичным потоком.
Вентилятор газотурбинного двигателя окружен картером вентилятора, который встроен в гондолу газотурбинного двигателя. Как известно, внутреннюю поверхность этого картера обшивают акустическими панелями для ограничения распространения шума, создаваемого вентилятором.
Картер может быть также оснащен поверхностными масляными теплообменниками типа SACOC (сокращение от английского Surface Air Cooled Oil Cooler). Теплообменник этого типа содержит наружную поверхность, которая предназначена для обдувания вторичным воздушным потоком и на которой находятся пластинки, и по меньшей мере одну масляную камеру, расположенную под наружной поверхностью. Наружная поверхность предназначена для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом. В зависимости от конструкции двигателя предназначенная для рассеяния тепловая энергия масла может быть очень большой, поскольку масло может достигать температуры примерно 160°С.
Некоторые газотурбинные двигатели содержат относительно короткие гондолы по продольному размеру. Следовательно, имеется меньше места для установки оборудования и, в частности, теплообменников, также акустических панелей, позволяющих заглушать шум вентилятора.
Таким образом, габарит и интегрирование оборудования становятся основными проблемами, в частности, в плане установки теплообменников и акустических панелей в проточном тракте вторичного потока.
В документе US-В1-8,544,531 было предложено интегрировать функции теплообменника воздух/масло и звукоизоляции в одно устройство, чтобы эти две потребности не конкурировали друг с другом в одной зоне установки.
Настоящим изобретением предложено усовершенствование этой технологии, которое позволяет, в частности, оптимизировать концепцию и расположение функций теплообмена воздух/масла и звукоизоляции в зоне установки.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретением предложена панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, при этом панель содержит:
- наружную поверхность, предназначенную для обдувания воздушным потоком, начиная от которой выполнены пластинки в заранее определенных первом и втором главных, предпочтительно по существу перпендикулярных направлениях,
- полости, образующие резонаторы Гельмгольца, соединенные с первыми концами воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении пластинок,
- по меньшей мере одну масляную камеру, расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом,
при этом набор из упомянутой наружной поверхности, упомянутой по меньшей мере одной полости и упомянутой по меньшей мере одной масляной камеры расположен по существу в заранее определенном первом направлении,
отличающаяся тем, что упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках.
В настоящей заявке под резонатором Гельмгольца следует понимать акустическую систему, содержащую сужение, как правило, небольшого размера, сопряженное с полостью большего размера, которая может входить в резонанс. Сужение обеспечивает сообщение между ослабляемыми звуковыми волнами и полостью. После оптимизации системы сужение обеспечивает вязко-термическое рассеяние (быстрые и чередующиеся движения звуковых волн через сужения, которые рассеивают звуковую энергию за счет трения). Согласование по частоте, то есть оптимизация, которая позволяет генерировать эти максимальные скорости на ослабляемых частотах, происходит в основном через объем резонирующих полостей, то есть через их размеры и, в частности, их высоту. Следует уточнить, что, принимая во внимание термическую окружающую среду, можно учитывать локальные температуры для правильной оптимизации системы.
Таким образом, изобретением предложено комбинировать вышеупомянутые функции теплообменника воздух/масло и звукоизоляции в одном и том же устройстве в виде панели. Кроме того, для данной частоты настройки изобретение позволяет уменьшить габарит воздушных полостей резонаторов, благодаря каналам намного большей длины. С точки зрения акустики, чтобы оптимизировать систему на данной частоте, удлинение сужений (каналов) резонаторов позволяет увеличить находящуюся в движении воздушную массу и компенсировать таким образом небольшой объем резонирующих полостей. Кроме того, уменьшение объема резонирующих полостей оказывает положительное влияние на оборудование. Действительно, можно либо уменьшить общий объем оборудования, либо увеличить объем масляной камеры, чтобы уменьшить таким образом потерю давления, создаваемую каналами в масляной камере.
Заявленная панель может иметь один или несколько из следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно друг от друга или в комбинации:
- пластинки являются по существу нормальными или наклоненными относительно наружной поверхности,
- упомянутые каналы выходят на стенки пластинок, образуя отверстия отбора воздуха из упомянутого воздушного потока,
- через каждую пластинку проходят несколько каналов,
- каналы имеют сечение по существу прямоугольной, круглой или эллиптической формы,
- панель имеет общую изогнутую форму и выполнена с возможностью образования сектора кольцевого кожуха теплообмена и уменьшения шума, например, для гондолы газотурбинного двигателя,
- каналы имеют постоянное сечение или общую форму, расширяющуюся в сторону упомянутых полостей,
- по меньшей мере некоторые из упомянутых полостей сообщаются между собой, и
- упомянутое первое направление является по существу перпендикулярным к упомянутой наружной поверхности или наклонено относительно упомянутой наружной поверхности.
Объектом настоящего изобретения является также газотурбинный двигатель, в частности, авиационный газотурбинный двигатель, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одну описанную выше панель.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
Изобретение и его другие детали, отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематичный вид в перспективе заявленной панели теплообмена и уменьшения шума.
Фиг. 2 - вид в перспективе и в разрезе по линии II-II фиг.1.
Фиг. 3 - вид в разрезе по линии III-III фиг. 1.
Фиг. 4 - вид в разрезе по линии IV-IV фиг. 1.
Фиг. 5 - вид сверху панели, показанный на фиг. 1.
Фиг. 6-9 - виды, аналогичные фиг. 5, других вариантов выполнения изобретения.
Фиг. 10 и 11 - виды, аналогичные фиг. 5, других вариантов выполнения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На фиг. 1-5 представлен вариант выполнения заявленной панели теплообмена и уменьшения шума для авиационного газотурбинного двигателя.
В дальнейшем тексте описания термины, такие как «под», «снизу», «на», «сверху», «верхний», «нижний» и т.д., следует рассматривать относительно ориентации фигур. Точно так же, размеры выражены в зависимости от этой ориентации фигур. Так, «высота» обозначает размер, который проходит вертикально или снизу вверх (или наоборот), «толщина», «длина» и ширина» и даже «расстояние» обозначают размеры, измеренные по существу в горизонтальной плоскости.
Панель 10 в основном содержит три расположенные друг над другом части или слоя, а именно:
- наружную часть 12, предназначенную для обдувания охлаждающим воздушным потоком, таким как вторичный поток газотурбинного двигателя,
- промежуточную часть 14, включающую в себя охлаждаемую масляную камеру 16, и
- внутреннюю часть 18, содержащую воздушные полости 20.
Части 12 и 14 образуют поверхностный теплообменник типа SACOC, и части 12, 14 и 18 образуют акустическую панель с резонаторами Гельмгольца.
Наружная часть 2 содержит наружную поверхность 22, которая предназначена для обдувания воздушным потоком 24 и на которой находятся пластинки 26. Пластинки 26 выполнены в первом главном, в данном случае вертикальном направлении, а также во втором, в данном случае горизонтальном направлении, начиная от поверхности 24. Первое и второе направления являются по существу перпендикулярными. Горизонтальное направление, перпендикулярное к первому и второму направлениям, определяют как третье направление. Воздух проходит между пластинками 26, которые предназначены, в частности, для увеличения поверхностей теплообмена с воздухом. В представленном примере пластинки 26 предпочтительно являются прямолинейными, параллельными и независимыми, то есть не соединены между собой. Вместе с тем, можно предусмотреть другое выполнение, что будет описано ниже. Наружная поверхность 22 в данном случае показана в виде по существу квадратной или прямоугольной площадки или поверхности, обозначенной А. Хотя поверхность 22 в данном случае показана плоской, она может иметь изогнутую форму, в частности, когда панель 10 является изогнутой для облегчения ее монтажа, например, в кольцевом картере газотурбинного двигателя. Панель 10 общей изогнутой формы выполнена с возможностью образования сектора кольцевого кожуха теплообмена и уменьшения шума, например, для гондолы газотурбинного двигателя.
Пластинки 26 расположены по существу по всей длине или продольному размеру поверхности 22 во втором горизонтальном направлении. Их количество определяют, как известно, в зависимости, в частности, от заданных условий теплообмена.
Масляная камеры 16 расположена под наружной поверхностью по существу на всей ее протяженности. Она соединена с входом и с выходом масла, которые на чертежах не показаны. Направление циркуляции масла в камере может быть таким же, как и направление воздуха на поверхности 22 (стрелка 28), или может быть другим.
Воздушные полости 20 третьей части 18 находятся под масляной камерой 16. Предпочтительно они равномерно распределены и являются по существу идентичными. Они расположены рядом друг с другом в одной плоскости, по существу параллельно поверхности 22. Эти полости 20 соединены с нижними продольными концами воздушных каналов 30, верхние продольные концы которых образуют отверстия 32 сообщения с предназначенным для ослабления звуковым источником. Система, образованная каналами 30 и полостями 20, образует резонаторы Гельмгольца, при этом каналы образуют сужения, а полости образуют резонирующие полости резонаторов. По меньшей мере некоторые из полостей 20 могут сообщаться между собой, как показано на фиг. 7 и 8.
Изобретением предложена панель меньшего габарита, благодаря выполнению по меньшей мере части каналов 30 в пластинках 26. Как видно из представленного примера, каналы 30 имеют по существу прямолинейную и вертикальную ориентацию и содержат нижние части, проходящие в масляной камере 16, и верхние части, проходящие в пластинках 26. Кроме того, в представленном частном случае каналы 30 имеют верхние концы, которые выходят на стенки пластинок, в частности, на вершины или верхние свободные концы пластинок 26 и образуют вышеупомянутые отверстия 32 сообщения. Как показано на фиг. 2, через каждую пластинку 26 проходят несколько каналов 30.
Предпочтительно каналы 30 распределены в виде матрицы. Так, каналы 30 распределены по строкам и столбцам в масляной камере 26. В представленном примере каждая пластинка 26 содержит ряд отверстий 32.
Заявленная панель 10 может иметь следующие размеры, оптимизированные для максимального подавления акустических частот газотурбинного двигателя, то есть частот, составляющих от 400 до 2000 Гц:
- пластинки 26 имеют толщину е (то есть размер в третьем направлении), составляющую от 0,5 до 2 мм, и отстоят друг от друга на расстояние а (в третьем направлении) от 1 до 5 мм,
- масляная камера 16 имеет высоту с (в первом вертикальном направлении) от 1 до 10 мм,
- каналы 30 имеют средний диаметр d от 1 до 2 мм,
- полости 20 имеют высоту f (в первом вертикальном направлении, составляющую от 5 до 150 мм, и
- степень перфорирования σ упомянутой наружной поверхности составляет от 5 до 10%. Эта степень перфорирования равна соотношению совокупности сечений отверстий 32 (n.π.(d/2)2, где n является числом отверстий 32 или каналов 30) и площади А поверхности резонаторов, которая считается по существу равной площади наружной поверхности 22. Разностью между площадью наружной поверхности и поверхности резонаторов можно пренебречь. Резонаторы разделены стенками, уменьшающими их поверхность по сравнению с наружной поверхностью. Однако в первом приближении эти две поверхности являются эквивалентными.
Под средним диаметром следует понимать диаметр канала, если он является цилиндрическим, среднее значение диаметров канала, если он имеет непостоянное круглое сечение и, например, расширяется или имеет форму усеченного конуса, и диаметр круглого сечения, эквивалентного сечению канала, когда последнее не является круглым, а, например, прямоугольным.
Частоту настройки резонатора Гельмгольца можно аппроксимировать при помощи следующей формулы:
Частота настройки=
Figure 00000001
где С: скорость звука (м/с)
S: сечение сужения (м2)
V: объем резонатора (м3)
lʹ: скорректированная длина сужения (м), при этом lʹ=l+δ
где l: геометрическая длина сужения (м)
δ: коррекция сужения
при этом δ=1.7r(1-0.7
Figure 00000002
для расположенных рядом резонаторов,
где r: радиус отверстия (м)
σ: степень перфорирования
В этой формуле сечение сужения S соответствует вышеупомянутому сечению отверстия 32, объем V соответствует объему полости 20, и длина сечения l или lʹ по существу соответствует сумме толщины с масляной камеры 16 и высоты b пластинок 26.
Предпочтительно:
- пластинки 26 имеют высоту b (в первом вертикальном направлении), составляющую от 10 до 25 мм, и
- отверстия 32 внутри одного ряда отстоят друг от друга на расстояние g (во втором направлении) от 1,57 до 31,42 мм. Промежуток между отверстиями двух смежных рядов соответствует промежутку а (в третьем направлении) между двумя смежными пластинками 26.
Каналы 30 имеют продольные оси, по существу перпендикулярные к упомянутой наружной поверхности 22 или наклонены относительно упомянутой наружной поверхности 22. Они имеют общую продольную цилиндрическую форму с постоянным сечением или форму параллелепипеда в примере, представленном на фиг. 1-5. Они могут иметь другую форму, например, усеченного конуса или расширяться в сторону полостей 20, как показано на фиг. 6. Каналы на фиг. 6 имеют входное сечение, то есть сечение, взятое в отверстии 32, через которое канал 30 выходит на поверхность 22, меньшее их противоположного так называемого выходного сечения. Каналы 30 имеют сечение по существу прямоугольной, круглой или эллиптической формы. Это позволяет, в частности, ограничить уменьшение ширины частотного диапазона подавления, задаваемого длиной каналов 30ʹ, то есть высотой масляной камеры 16.
Кроме того, как показано на фиг. 7 и 8, между резонирующими полостями 20 можно предусмотреть воздушные проходы 40 для оптимизации теплообменов между ними в ущерб акустической эффективности. Этот вариант позволяет также преодолеть проблемы, связанные с расширениями перегородок, которые образуют полости 20. Эти воздушные проходы могут находиться на уровне верхних концов полостей (фиг. 7) или на уровне их нижних концов (фиг. 8).
На фиг. 8-10 представлены другие варианты выполнения, характеристики которых немного ниже, чем у вариантов с прямолинейными, параллельными и независимыми пластинками. В варианте на фиг. 8 пластинки не являются независимыми и, наоборот, попарно связаны между собой. Верхний конец каждой пластинки 26ʹ соединен перемычкой материала 42 с верхним концом смежной пластинки 26'. В варианте выполнения, показанном на фиг. 9 пластинки 26" являются прямолинейными, но не строго параллельными. В варианте на фиг. 10 пластинки 26ʺʹ имеют общую волнистую (не прямолинейную) форму и в основном являются параллельными во втором направлении протяженности.
Изобретение представляет собой решение, позволяющее удовлетворить реальную потребность в средстве интегрирования функций теплообменника воздух/масло и звукоизоляции в одно устройство, чтобы избежать конкуренции между двумя потребностями в зоне установки.
Хотя настоящее изобретение описано в случае применения, в частности, для авиационного газотурбинного двигателя, его можно применять для любого типа газотурбинного двигателя.

Claims (15)

1. Панель (10) теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности авиационного газотурбинного двигателя, при этом панель содержит:
- наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой проходят пластинки (26) в заданных первом и втором главных, предпочтительно по существу перпендикулярных направлениях,
- полости (20), образующие резонаторы Гельмгольца, соединенные с первыми концами (30) каналов для прохождения воздуха, вторые концы которых сообщаются с воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении пластинок,
- по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между наружной поверхностью и по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом,
при этом набор из наружной поверхности, по меньшей мере одной полости и по меньшей мере одной масляной камеры расположен по существу в первом направлении,
отличающаяся тем, что упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в пластинках.
2. Панель (10) по п. 1, в которой пластинки (26) проходят по существу по нормали или с наклоном относительно наружной поверхности (22).
3. Панель (10) по п. 1, в которой каналы открываются на стенках пластинок, образуя отверстия (32) сообщения с источником звука, который подлежит ослаблению.
4. Панель (10) по п. 1, в которой через каждую пластинку (26) проходят несколько каналов (30).
5. Панель (10) по п. 1, в которой каналы (30) имеют сечение по существу прямоугольной, круглой или эллиптической формы.
6. Панель (10) по п. 1, которая имеет по существу изогнутую форму и выполнена с возможностью образования сектора кольцевого кожуха теплообмена и уменьшения шума, например, для гондолы газотурбинного двигателя.
7. Панель (10) по п. 1, в которой каналы (30) имеют постоянное сечение или общую форму, расширяющуюся в направлении полостей (20).
8. Панель (10) по п. 1, в которой по меньшей мере некоторые из полостей (20) сообщаются между собой.
9. Панель (10) по любому из предшествующих пунктов, в которой каналы (30) имеют продольные оси, по существу перпендикулярные к наружной поверхности (22) или наклоненные относительно упомянутой наружной поверхности (22).
10. Газотурбинный двигатель, в частности авиационный газотурбинный двигатель, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одну панель (10) по п. 1.
RU2017111373A 2014-10-29 2015-10-23 Усовершенствованная панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя RU2689264C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1460375 2014-10-29
FR1460375A FR3028020B1 (fr) 2014-10-29 2014-10-29 Panneau d'echange thermique et de reduction de bruit ameliore pour une turbomachine
PCT/FR2015/052856 WO2016066936A1 (fr) 2014-10-29 2015-10-23 Panneau d'échange thermique et de réduction de bruit améliore pour une turbomachine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017111373A RU2017111373A (ru) 2018-11-30
RU2017111373A3 RU2017111373A3 (ru) 2019-03-28
RU2689264C2 true RU2689264C2 (ru) 2019-05-24

Family

ID=52477836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111373A RU2689264C2 (ru) 2014-10-29 2015-10-23 Усовершенствованная панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11143462B2 (ru)
EP (1) EP3213024B1 (ru)
JP (1) JP6723994B2 (ru)
CN (1) CN106795812B (ru)
BR (1) BR112017006895B1 (ru)
CA (1) CA2963496C (ru)
FR (1) FR3028020B1 (ru)
RU (1) RU2689264C2 (ru)
WO (1) WO2016066936A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3047270B1 (fr) * 2016-01-29 2019-03-29 Safran Aircraft Engines Echangeur thermique surfacique et traitement acoustique
US10458336B2 (en) * 2017-02-13 2019-10-29 General Electric Company Apparatus including heat exchanger and sound attenuator for gas turbine engine
US10533580B2 (en) * 2017-02-13 2020-01-14 General Electric Company Apparatus including heat exchanger and sound attenuator for gas turbine engine
CN108131222A (zh) * 2018-01-25 2018-06-08 凯龙高科技股份有限公司 一种车用燃料加热器的换热器结构
FR3082561B1 (fr) * 2018-06-14 2020-09-11 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication d'un echangeur thermique pour une turbomachine
TWI705188B (zh) * 2018-08-01 2020-09-21 緯創資通股份有限公司 風扇系統與風扇系統的抑音方法
FR3092871B1 (fr) * 2019-02-15 2022-02-25 Airbus Operations Sas Procede d’assemblage d’une entree d’air d’un turboreacteur d’aeronef
FR3095671B1 (fr) * 2019-04-30 2022-07-29 Safran Aircraft Engines Intégration d’un amortisseur de flottement fan dans un carter moteur
FR3096086B1 (fr) 2019-05-16 2022-01-21 Safran Capotage acoustique pour une turbomachine ou un ensemble propulsif d’aeronef
EP3748231B1 (en) * 2019-06-05 2023-08-30 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Burner and burner tip
EP3929410B1 (en) * 2020-06-23 2022-10-26 General Electric Technology GmbH Exhaust duct for a gas turbine engine
US20230408203A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 The Boeing Company Sound-attenuating heat exchangers and methods of exchanging heat and attenuating sound within sound-attenuating heat exchangers

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042547C1 (ru) * 1992-02-05 1995-08-27 Терентьев Александр Сергеевич Звукопоглощающая внутренняя панель кабины транспортного средства
RU71600U1 (ru) * 2006-09-04 2008-03-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тэкникал консалтинг" Низкошумное устройство для отопления и вентиляции пассажирского салона автомобиля
RU2328382C1 (ru) * 2006-09-04 2008-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тэкникал консалтинг" Система отопления и вентиляции пассажирского салона легкового автомобиля (варианты)
EP1612769A3 (en) * 2004-06-28 2009-03-25 United Technologies Corporation High admittance acoustic liner
EP1916399A3 (en) * 2006-10-19 2011-09-28 General Electric Company Heat exchanger assembly for a gas turbine engine
US8544531B2 (en) * 2010-06-11 2013-10-01 Hs Marston Aerospace Ltd. Surface cooler with noise reduction

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134783A (en) * 1997-10-29 2000-10-24 Bargman; Ronald D. Heat sink and process of manufacture
FR2890696B1 (fr) * 2005-09-12 2010-09-17 Airbus France Turbomoteur a bruit de jet attenue
FR2892152B1 (fr) * 2005-10-19 2007-11-23 Airbus France Sas Turbomoteur a bruit de jet attenue
US8333552B2 (en) * 2008-06-20 2012-12-18 General Electric Company Combined acoustic absorber and heat exchanging outlet guide vanes
US9938931B2 (en) * 2008-12-23 2018-04-10 General Electric Company Combined surface cooler and acoustic absorber for turbomachines
US7891410B1 (en) * 2008-06-26 2011-02-22 Lockheed Martin Corporation Devices for heat exchange
US8047329B1 (en) * 2010-08-13 2011-11-01 Rohr, Inc. System and method for noise suppression
US20120308379A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Mra Systems, Inc. Aircraft engine cowl and process therefor
FR2976709B1 (fr) * 2011-06-20 2013-07-12 Airbus Operations Sas Procede de realisation d'un panneau pour le traitement acoustique integrant des canaux juxtaposes a une structure alveolaire
US9909471B2 (en) * 2014-07-21 2018-03-06 United Technologies Corporation Noise attenuating acoustic panel

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2042547C1 (ru) * 1992-02-05 1995-08-27 Терентьев Александр Сергеевич Звукопоглощающая внутренняя панель кабины транспортного средства
EP1612769A3 (en) * 2004-06-28 2009-03-25 United Technologies Corporation High admittance acoustic liner
RU71600U1 (ru) * 2006-09-04 2008-03-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тэкникал консалтинг" Низкошумное устройство для отопления и вентиляции пассажирского салона автомобиля
RU2328382C1 (ru) * 2006-09-04 2008-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тэкникал консалтинг" Система отопления и вентиляции пассажирского салона легкового автомобиля (варианты)
EP1916399A3 (en) * 2006-10-19 2011-09-28 General Electric Company Heat exchanger assembly for a gas turbine engine
US8544531B2 (en) * 2010-06-11 2013-10-01 Hs Marston Aerospace Ltd. Surface cooler with noise reduction

Also Published As

Publication number Publication date
FR3028020A1 (fr) 2016-05-06
JP2017535708A (ja) 2017-11-30
US20170292795A1 (en) 2017-10-12
JP6723994B2 (ja) 2020-07-15
CA2963496A1 (fr) 2016-05-06
FR3028020B1 (fr) 2016-11-11
EP3213024B1 (fr) 2018-08-22
EP3213024A1 (fr) 2017-09-06
CA2963496C (fr) 2022-09-06
WO2016066936A1 (fr) 2016-05-06
US11143462B2 (en) 2021-10-12
RU2017111373A (ru) 2018-11-30
RU2017111373A3 (ru) 2019-03-28
CN106795812A (zh) 2017-05-31
CN106795812B (zh) 2019-01-01
BR112017006895B1 (pt) 2021-06-22
BR112017006895A2 (pt) 2018-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2689264C2 (ru) Усовершенствованная панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя
US10794246B2 (en) Heat-exchange and noise-reduction panel for a propulsion assembly
US10851713B2 (en) Acoustic liner having internal structure
US10174675B2 (en) Acoustic liner for gas turbine engine components
EP3073219B1 (en) Tube in cross-flow conduit heat exchanger
EP1752637B1 (en) Acoustic liner
US9514734B1 (en) Acoustic liners for turbine engines
EP3186558B1 (en) Film cooling hole arrangement for acoustic resonators in gas turbine engines
US20110005233A1 (en) Combustion chamber head of a gas turbine
EP3189274B1 (en) Acoustic damping system for a combustor of a gas turbine engine
US10480412B2 (en) Structure ensuring attenuation of acoustic waves and thermal exchange
CN107683391B (zh) 具有优化冷却的燃烧室的环形壁
JP2006524791A (ja) 騒音抑制燃焼器
EP2693121B1 (en) Near-wall roughness for damping devices reducing pressure oscillations in combustion systems
JP2016118377A (ja) ガスタービン用ダンパ
EP2559877B1 (en) Sound attenuating heat exchanger for an internal combustion engine
CN109595591B (zh) 一种带水冷幕墙的波纹板隔热屏
KR20130104852A (ko) 모듈형 소음기
US20180224123A1 (en) Acoustic damping system for a combustor of a gas turbine engine