[发明专利]用于燃气涡轮的阻尼器

说明书

本发明涉及用于减少燃气涡轮的腔室中的脉动的阻尼器，其中阻尼器包括谐振腔以及与谐振腔和腔室流动连通的颈部，其中颈部包括口部以与腔室连通，其中腔室内的空气流流动跨过颈部的口部，其中颈部如此构造使得其口部的纵轴相对于腔室内的空气流的方向成0°到90°的角度。本发明的阻尼器可有效地减轻切向流的有害影响并因此使阻尼器还能够处于强切向流存在的位置。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮，特别地涉及用于减少燃气涡轮的腔室内的燃烧动态的阻尼器。

本文中燃烧动态包括但不限于脉动、声振荡、压力和速度波动以及噪声。本文中燃气涡轮的腔室不仅仅包括燃烧室，也包括燃烧动态存在的空气通道、气室(plenum)或类似物。

背景技术

在常规的燃气涡轮中，声振荡经常出现在燃气涡轮的腔室中。术语腔室意味着燃烧动态存在的任何气体容积。在这些腔室中，带有高速度的燃气(例如燃料和空气或废气的混合物)流引起噪声。在燃烧室中燃烧空气和燃料引起进一步的噪声。该声振荡可能发展称为高度显著的谐振。这种还被称为燃烧室脉动的振荡能假定为振幅和相关联的压力波动，其使燃烧室本身遭受可能决定性地减少燃烧室寿命以及在最坏情况下甚至可能导致燃烧室的破坏的严重机械负荷。

为了减少声振荡噪声，本领域中众所周知的是安装像亥姆霍兹谐振器、半波长管、四分之一波长管或其他类型阻尼装置的声阻尼装置。

作为例子，图1示意地显示常规的亥姆霍兹谐振器的布置。如图所示，亥姆霍兹谐振器10包括经由颈部12与腔室14连接的谐振腔11。颈部12包括在其出口端的口部13。具有腔室内表面15的腔室14仅仅部分地在图1中显示。

本文给出亥姆霍兹谐振器的原理。谐振腔11充当在腔中用于空气膨胀和收缩的弹簧。颈部12中的空气表现为与弹簧连接的质量体。该系统具有一个或更多共振频率。当声波处于接近阻尼器的其中一个共振频率的频率并撞击颈部的口部时，阻尼器减少或阻尼这样的脉动。空气质量体由于腔室的弹簧作用而振荡。通过颈部的空气的振荡触发在颈部流出的涡流。这样，声能转化成最终耗散为热量的空气动能。经常借助于穿过阻尼器颈部的气体流来引进加强的耗散。这称为通流或偏流。

然而，在腔室内跨颈部12的口部13流动的气体流(在以下描述中称为切向流)将会影响阻尼性能。特别地，本发明的发明者已经发现，与通过阻尼器颈部的空气流(在以下描述中称为偏流)相比，切向流的高速度对阻尼器性能具有有害的影响。为了避免阻尼器降低的性能，目前的解决方式是将阻尼器布置与偏流速度相比切向流的速度不那么高的腔室的区域。然而，在一些情形下，优选的阻尼器位置在遭受高切向流速度的区域中。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种用于燃气涡轮的阻尼器，其可有效地减轻切向流的有害影响，并且因此其使阻尼器还能够处于强切向流存在的位置。

该目标通过一种用于减少燃气涡轮的腔室中的脉动的阻尼器来达到，其中阻尼器包括谐振腔以及与谐振腔和腔室流动连通的颈部，其中颈部包括口部以与腔室连通，其中腔室内的空气流流动跨过颈部的口部。颈部如此构造使得其口部的纵轴相对于腔室内的空气流的方向成0°到90°的角度。这种颈部的几何形状将引起在口部处减少或消除切向流对阻尼性能的有害影响的流分配。

根据一个可能的实施例，颈部伸入腔室中并沿着腔室内的空气流的方向弯曲，其中该颈部的口部的纵轴相对于腔室内的空气流的方向形成为0°到90°。

根据另一个可能的实施例，颈部伸入腔室中并弯曲为使其口部的纵轴与腔室内的空气流的方向对齐。即，颈部沿着空气流的方向弯曲，使得该口部的纵轴相对于所述气流的方向被构造为0°。

根据另一个可能的实施例，颈部伸入腔室中并弯曲为使其口部的纵轴相对于腔室内的空气流的方向成90°。