德維創(chuàng)數(shù)采在飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)溫度和壓力測(cè)量中的應(yīng)用

應(yīng)用背景

這項(xiàng)研究涉及在飛機(jī)推進(jìn)式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部獲得的動(dòng)態(tài)溫度和壓力測(cè)量數(shù)據(jù)，造成飛機(jī)噪音的一個(gè)重要因素是由推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的內(nèi)部噪音，這個(gè)話題在過去的幾年中變得越來越重要。特別是燃燒噪聲作為一個(gè)重要的噪聲源受到關(guān)注，有兩個(gè)主要源頭：直接和間接燃燒噪聲，它們都來自通過發(fā)動(dòng)機(jī)核心傳播的聲波。聲波是由隨機(jī)的壓力波動(dòng)產(chǎn)生的。湍流燃燒過程產(chǎn)生的非穩(wěn)熱釋放產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，導(dǎo)致直接燃燒噪聲。

壓力波動(dòng)，這是間接產(chǎn)生的熵波動(dòng)，同樣由湍流燃燒過程產(chǎn)生，導(dǎo)致間接燃燒噪聲。這些熵的波動(dòng)通過平均流速梯度對(duì)流。這個(gè)熵和壓力擾動(dòng)之間的耦合產(chǎn)生了這些壓力波動(dòng)。對(duì)于不同的方向，也有不同的挑戰(zhàn)。從經(jīng)驗(yàn)的角度來看，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的惡劣內(nèi)部空間中獲取數(shù)據(jù)是具有挑戰(zhàn)性的。從數(shù)據(jù)分析的角度來看，區(qū)分直接噪聲和間接噪聲是具有挑戰(zhàn)性的。從仿真的角度來看，模擬那些發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)核心中的復(fù)雜的隨機(jī)聲學(xué)過程是具有挑戰(zhàn)性的。本文主要研究了動(dòng)態(tài)溫度和壓力的測(cè)量，它們同時(shí)獲得了推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)核心，如圖所示。該發(fā)動(dòng)機(jī)配有一個(gè)兩級(jí)高壓渦輪（HPT）和一個(gè)三級(jí)低壓渦輪（LPT）。

飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度測(cè)試

對(duì)于溫度測(cè)量，使用了雙線熱電偶探頭和壓力測(cè)量的壓阻傳感器。為了獲取探頭的電壓信號(hào)，我們使用了一個(gè)除溫探頭系統(tǒng)。數(shù)據(jù)用德維創(chuàng)DEWETRON的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以10-20 kHz的采樣率記錄，以解決燃燒器中高達(dá)1000 Hz的溫度波動(dòng)，以覆蓋fre- 相關(guān)的條件范圍。在四種穩(wěn)態(tài)操作條件下進(jìn)行了不同的測(cè)量，其中燃燒噪聲有助于飛機(jī)噪聲水平。測(cè)量結(jié)果分別在48%、54%、60% 和65%的校正風(fēng)扇速度（NFC）下進(jìn)行。數(shù)據(jù)采集在每個(gè)速度下的記錄長(zhǎng)度為70秒。下圖顯示了五個(gè)溫度探頭以48%的速度測(cè)量的剪輯，位于發(fā)動(dòng)機(jī)的左側(cè)。小線和大導(dǎo)線的數(shù)據(jù)用藍(lán)色和紅色表示，減去平均值以更好地顯示波動(dòng)。正如預(yù)期的那樣，兩根導(dǎo)線的波動(dòng)大致一致地變化。然而，小導(dǎo)線的變化更快，因?yàn)樾?dǎo)線的熱質(zhì)量更小，溫度波動(dòng)和冷卻速度更快達(dá)到更大的極端值。燃燒器的峰值溫度波動(dòng)幅度比LPT上游的渦輪間管道大一個(gè)數(shù)量級(jí)，大約是混合器峰值溫度波動(dòng)的兩倍 LPT下游。

應(yīng)用小結(jié)

通過所進(jìn)行的測(cè)量，可以在推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部核心中獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)溫度和壓力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。他們發(fā)現(xiàn)，HPT上游的溫度波動(dòng)比LPT上游測(cè)量的溫度波動(dòng)大一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，溫度的波動(dòng)是相當(dāng)恒定的，并不隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化太大。這些測(cè)量結(jié)果將有助于進(jìn)一步研究在實(shí)際應(yīng)用中燃燒噪聲的產(chǎn)生。