德維創數采在飛機渦輪發動機的動態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動機內部獲得的動態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。從經驗的角度來看，在發動機燃燒室的惡劣內部空間中獲取數據是具有挑戰性的。從數據分析的角度來看，區分直接噪聲和間接噪聲是具有挑戰性的。從仿真的角度來看，模擬那些發生在發動機核心中的復雜的隨機聲學過程是具有挑戰性的。本文主要研究了動態溫度和壓力的測量，它們同時獲得了推進發動機的發動機核心，如圖所示。該發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。數據用德維創DEWETRON的數據采集系統以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。在四種穩態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。