УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОГО ПОТОКА В ВЫХОДНОМ СЕЧЕНИИ ПЛОСКИХ РЕШЕТОК ТУРБОМАШИН ГТД

Для измерения акустических характеристик потоков в натурных решетках турбомашин и их плоских моделей, применяются датчики звукового давления и частоты звуковых колебаний, имеющие выход на компьютер для регистрации значений. Особенности потоков в ГТД диктуют необходимость организации промеров в экспериментальных точках, составляющих в идеале сферическую поверхность. Как. правило, оптимизация эксперимента по времени заставляет исследователей выбирать определенное, и очень небольшое, количество точек, в которых делаются замеры. Для этого разрабатываются и применяются устройства, содержащие несколько датчиков, расположенных и перемещающихся определенным образом в зависимости от конструкции исследуемой модели и выполняемых задач.
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к устройствам для определения акустических характеристик газовых потоков.
Известны устройства для измерения акустических характеристик потоков в ГТД.
Аналогом предполагаемой полезной модели можно указать устройство, предлагаемое датской компанией «Брюль и Къер» (http://www.bksv.com/doc/BO0062.pdf), содержащее микрофон (датчик), имеющий выход на ЭВМ, причем акустические характеристики источника звука регистрируются с помощью микрофона (датчика), устанавливаемого последовательно в десяти определенных точках полусферы, в центр которой помещен источник звука. Недостатком вышеописанного устройства является невозможность регистрации акустических характеристик в нескольких точках потока одновременно (по меридиану или параллели).
Прототипом предполагаемой полезной модели может служить устройство для измерения акустических характеристик газовых струй на срезе выходных устройств ГТД (заявка РФ на изобретение №93054672 от 10.08.1996, G01H 11/00). Данное устройство предполагает последовательное перемещение точки дальнего фокуса акустического устройства по всей плоскости среза сопла, концентрацию звуковых волн в ближнем фокусе акустического устройства и замер параметров шума. Устройство содержит акустическое эллипсоидное зеркало, в ближнем фокусе которого расположен микрофон. Микрофон направлен в центр акустического эллипсоидного зеркала. Кабель микрофона выведен на устройство измерения и регистрации. Акустическое эллипсоидное зеркало с микрофоном подвижно установлено внутри корпуса, выполненного в форме трубы из звукопоглощающего материала. В торце корпуса напротив акустического эллипсоидного зеркала под углом 45° к оси корпуса установлено дополнительное плоское акустическое зеркало. В боковой стенке корпуса, перпендикулярно его оси выполнено отверстие с осью направленной в центр плоского акустического зеркала. По оси отверстия, снаружи корпуса в плоскости среза сопла двигателя расположен дальний фокус акустического эллипсоидного зеркала.
Недостатком вышеописанного устройства является невозможность регистрации акустических характеристик в нескольких точках потока одновременно (по меридиану или параллели). Известно, что поток рабочего тела ГТД имеет нестационарный характер, т.е. его параметры существенно варьируются во времени и в пространстве. Так как шум потока зависит от его турбулизации, которая зависит от других нестационарных параметров и тоже в свою очередь носит нестационарный характер, проведение последовательного, а не параллельного, измерения не позволяет в последствии корректно сравнивать замеры и выстраивать корректную по времени акустическую модель потока.
Для устранения вышеописанного недостатка предлагается устройство для измерения акустических характеристик газового потока в выходном сечении плоских решеток турбомашин ГТД.
Целью создания устройства для измерения акустических характеристик газового потока в выходном сечении плоских решеток турбомашин ГТД является необходимость получения для последующего корректного анализа, описания и сравнения акустических параметров потока сразу в нескольких (необходимых) точках по вертикали или горизонтали по всей полуокружности (полуэллипсу) в выбранном сечении передачи этих данных на ПЭВМ.
Технический результат при этом выражается в повышении точности и достоверности получаемых акустических характеристик за счет учета нестационарности потока благодаря возможности фиксации параметров одновременно в нескольких точках по всей окружности (полуэллипсу). Также снижается время проведения определения акустических характеристик.
Технический результат достигается тем, в устройстве для измерения акустических характеристик газового потока в выходном сечении плоских решеток турбомашин ГТД, содержащем каркас с закрепленными на нем датчиками звукового давления и частоты звуковых колебаний (микрофоны) несколько датчиков (микрофонов) закреплено на автоматически перемещающемся относительно центральной базовой точки  по горизонтали и вертикали полусферическом (полуэллиптическом) каркасе.
Принцип действия устройства заключается в следующем. В выходном сечении плоской решетки на необходимом для каждого конкретного случая исследования расстоянии устанавливается полукруглый каркас 1 на подставке 2 (фиг.1). При продувке решетки и течении в ней рабочего тела датчиками, установленными на каркас, единовременно замеряются параметры в точках 3 одного меридиана или параллели (13 шт.) - в зависимости от расположения каркаса, затем с помощью автоматического регулятора перемещений каркас переводится в следующее положение - через 15° по горизонтали (вертикали) и т.д. до прохождения полукруга по схеме 2. Каркас имеет возможность горизонтальной и вертикальный ориентации с фиксацией в базовой точке 4 (фиг.2). Это даст возможность получать полусферическое акустическое поле с фиксацией параметров по меридиану (параллели)-   в зависимости от целей исследования. Сигналы с датчиков передаются на ПЭВМ, причем проведенные измерения (звуковое давление, частота) записываются в файл формата xls в виде зависимости от времени для каждой экспериментальной точки.
Таким образом, преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что оно позволяет получить достоверную картину акустического поля, повысить точность измерений вследствие учета нестационарности потока по выбранному меридиану или параллели измерения акустических параметров потока в выходных сечениях плоских турбинных решеток и передавать их значения на ПЭВМ. Устройство позволяет получить звуковое поле в верхних и нижних полусферах (полуэллипсоидах).