德維創(chuàng)數采在飛機渦輪發(fā)動機的動態(tài)溫度和壓力測量中的應用

應用背景

這項研究涉及在飛機推進式渦輪發(fā)動機內部獲得的動態(tài)溫度和壓力測量數據，造成飛機噪音的一個重要因素是由推進發(fā)動機產生的內部噪音，這個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重要的噪聲源受到關注，有兩個主要源頭：直接和間接燃燒噪聲，它們都來自通過發(fā)動機核心傳播的聲波。聲波是由隨機的壓力波動產生的。湍流燃燒過程產生的非穩(wěn)熱釋放產生的壓力波動，導致直接燃燒噪聲。

壓力波動，這是間接產生的熵波動，同樣由湍流燃燒過程產生，導致間接燃燒噪聲。這些熵的波動通過平均流速梯度對流。這個熵和壓力擾動之間的耦合產生了這些壓力波動。對于不同的方向，也有不同的挑戰(zhàn)。從經驗的角度來看，在發(fā)動機燃燒室的惡劣內部空間中獲取數據是具有挑戰(zhàn)性的。從數據分析的角度來看，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)動機核心中的復雜的隨機聲學過程是具有挑戰(zhàn)性的。本文主要研究了動態(tài)溫度和壓力的測量，它們同時獲得了推進發(fā)動機的發(fā)動機核心，如圖所示。該發(fā)動機配有一個兩級高壓渦輪（HPT）和一個三級低壓渦輪（LPT）。

飛機渦輪發(fā)動機的溫度測試

對于溫度測量，使用了雙線熱電偶探頭和壓力測量的壓阻傳感器。為了獲取探頭的電壓信號，我們使用了一個除溫探頭系統(tǒng)。數據用德維創(chuàng)DEWETRON的數據采集系統(tǒng)以10-20 kHz的采樣率記錄，以解決燃燒器中高達1000 Hz的溫度波動，以覆蓋fre- 相關的條件范圍。在四種穩(wěn)態(tài)操作條件下進行了不同的測量，其中燃燒噪聲有助于飛機噪聲水平。測量結果分別在48%、54%、60% 和65%的校正風扇速度（NFC）下進行。數據采集在每個速度下的記錄長度為70秒。下圖顯示了五個溫度探頭以48%的速度測量的剪輯，位于發(fā)動機的左側。小線和大導線的數據用藍色和紅色表示，減去平均值以更好地顯示波動。正如預期的那樣，兩根導線的波動大致一致地變化。然而，小導線的變化更快，因為小導線的熱質量更小，溫度波動和冷卻速度更快達到更大的極端值。燃燒器的峰值溫度波動幅度比LPT上游的渦輪間管道大一個數量級，大約是混合器峰值溫度波動的兩倍 LPT下游。

應用小結

通過所進行的測量，可以在推進發(fā)動機的內部核心中獲得一個動態(tài)溫度和壓力數據的數據庫。他們發(fā)現，HPT上游的溫度波動比LPT上游測量的溫度波動大一個數量級。此外，溫度的波動是相當恒定的，并不隨發(fā)動機轉速的變化太大。這些測量結果將有助于進一步研究在實際應用中燃燒噪聲的產生。