[发明专利]一种基于各向异性材料的航空发动机的降噪方法

摘要

一种基于各向异性材料的航空发动机的降噪方法，通过在航空发动机内表面放置声衬吸声以达到降噪的效果。利用各向异性材料实现航空发动机声衬设计，等效于将声衬材料所在的区域变换为一个截面很大的虚拟空间。它所占据的空间仅为声衬所在的很窄的区域，但是其消声效果却等于与虚拟空间所对应的大截面积消声管。它避免了现有的声衬材料降噪具有带宽限制的缺点，同时也避免了消声管需要实际占据很大的空间的不足。

主权项

一种基于各向异性材料的航空发动机的降噪方法，其特征是，通过在航空发动机内表面放置声衬吸声以达到降噪的效果，将航空发动机管道的长度记为L，声衬材料前段距离航空发动机入口处的长度记为L₁，声衬材料后缘与航空发动机出口之间的距离记为L₂；将航空发动机管道的半径记为R₁，声衬材料对应的内半径为R₁，外半径为R₂，将声衬材料所要实现的等价消声器的管道半径记为R₃；在航空发动机中的声传播介质为空气，其密度记为ρ₀，声音在其中传播速度记为c₀；所述的降噪方法包括如下步骤：A.确定设计中涉及的各参数值的大小：A1.确定如上描述的航空发动机声传播系统中的各部分几何尺寸；A2.确定航空发动机声传播介质空气的密度ρ₀、声音在其中的传播速度c₀及弹性模量${\mathrm{\κ}}_0,{\mathrm{\κ}}_0={\mathrm{\ρ}}_0{c}_0^2;$B.计算航空发动机声衬的超材料空间分布：B1.本方法是将声衬材料区域等效变换到大半径的消声器区域，将变换函数记为f(r)，其中r为声衬材料区域中各点距离航空发动机圆管中轴线的半径大小，这个函数满足f(R₁)＝R₁,f(R₂)＝R₃；B2.在声衬区域的材料为各向异性的，材料参数为：${\mathrm{\ρ}}^r\left(r\right)=\frac{{\mathrm{rf}}^{\′}}{f}{\mathrm{\ρ}}_0,{\mathrm{\ρ}}^{\mathrm{\θ}}\left(r\right)=\frac{f}{{\mathrm{rf}}^{\′}}{\mathrm{\ρ}}_0,\mathrm{\κ}\left(r\right)=\frac{r}{{\mathrm{ff}}^{\′}}{\mathrm{\κ}}_0;$其中ρ^r(r)和ρ^θ(r)分别为各向异性材料在径向和环向的密度分布，κ(r)为材料的弹性模量，f为B1中所述的变换函数，f'表示f的导数，即f'(r)＝df/dr；C.利用普通材料实现声衬各向异性声波材料。