[发明专利]一种湍流控制屏、外形设计方法及航空发动机试验装置

说明书

本申请涉及一种湍流控制屏设计方法，用于获得设置在进气喇叭的喇叭口处的湍流控制屏外形轮廓，所述方法包括：确定流入所述进气喇叭口的气体流场的速度矢量分布；根据所述气体流场的速度矢量分布获得多条速度矢量法线；选取所述速度矢量法线中的一条作为轮廓线，所述轮廓线以进气喇叭的中心回转得到所述湍流控制屏外形轮廓。本申请的湍流控制屏外形设计方法可获得湍流控制屏，能够有效降低进气压力损失、传声损失和进气湍流度等，以保障湍流控制屏的性能参数。

技术领域

本申请属于航空发动机声学技术领域，特别涉及一种湍流控制屏、外形设计方法及试验装置。

背景技术

湍流控制屏是保障航空发动机噪声测试与研究的关键地面试验设备。其功用主要是对地面进气中存在的涡流进行整流，消除涡流与风扇干涉诱发的二次噪声，并最大限度保障风扇噪声的顺利传播，具有复杂的几何外形和空间结构，并需在工作中承受气动、振动载荷，而不产生较大形变和传声损失。湍流控制屏的设计涉及气动、声学、空间拓扑结构设计、强度设计等多技术领域，学科交叉跨度大，国内在该领域的技术积累几乎为空白，在国际上也只有少数欧美公司掌握其设计技术。

而几何外形设计技术是湍流控制屏设计的关键技术之一。

湍流控制屏是由蜂窝构成的类球形蜂窝器，其几何外形具有复杂的空间外形和拓扑结构。因此，如何针对湍流控制屏复杂几何外形特点，建立一种湍流控制屏外形设计方法和设计流程，是湍流控制屏的核心技术之一，也是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种能够应对复杂几何外形的湍流控制屏的外形设计方法，以能够有效降低湍流控制屏的流阻损失和传声损失。

在第一发明，本申请提供了一种湍流控制屏外形设计方法，用于获得设置在进气喇叭的喇叭口处的湍流控制屏外形轮廓，所述方法包括：

确定流入所述进气喇叭口的气体流场的速度矢量分布；

根据所述气体流场的速度矢量分布获得多条速度矢量法线；

选取所述速度矢量法线中的一条作为轮廓线，所述轮廓线以进气喇叭的中心回转得到所述湍流控制屏外形轮廓。

在本申请一实施方式中，所述确定流入所述进气喇叭口的气体流场的速度矢量分布，包括：

根据设计参数建立所述进气喇叭的模型；

对所述进气喇叭口模型进行CFD仿真，获得进气喇叭口的气体流场；

根据所述气体流场获得速度矢量分布。

在本申请一实施方式中，所述设计参数包括进气喇叭直径d和最大进气流量m。

在本申请一实施方式中，根据所述湍流控制屏的外形轮廓与所述进气喇叭口的位置确定所述湍流控制屏的外形轮廓边界。

在本申请一实施方式中，所述外形轮廓边界垂直于所述进气喇叭的轴线且对齐于所述进气喇叭口。

在本申请一实施方式中，所述湍流控制屏的直径大于所述进气喇叭的直线段的直径的3.5倍以上。

在第二方面，本申请提供了一种湍流控制屏，所述湍流控制屏根据如上任一所述的方法获得。

在第三方面，本申请提供了一种航空发动机声学试验装置，所述试验装置包括：

进气喇叭，所述进气喇叭具有喇叭口和与所述喇叭口连接的进气直线段；

湍流控制屏，所述湍流控制屏为蜂窝结构，其设置于所述喇叭口的外侧，用于消散进气涡旋。

在本申请一实施方式中，所述试验装置还包括密封层，所述密封层连接所述湍流控制屏与喇叭口的端面，用于防止气体流出。