[发明专利]改进的声学次级喷嘴

说明书

用于旁通涡轮机(10)后部的组件，包括：主喷嘴(11)和次级喷嘴(110)，主喷嘴包括后缘并限定出主流动路径部分，次级喷嘴限定出围绕纵向轴线(X)被限定的次级流动路径部分，所述次级喷嘴构造成喷射来自涡轮机(10)的主流动路径(Vp)和次级流动路径(Vs)的流的混合物，该次级喷嘴呈具有喉部(112)的收敛‑扩散形状，喉部对应于喷嘴(110)的最小横截面，次级喷嘴(110)在喉部(112)处包括沿着次级喷嘴(110)的内圆周定位的周期性连续的波瓣(116，118)。该组件还包括位于主喷嘴(11)的下游端部处的波瓣混合器(130)，该波瓣混合器具有交替的热波瓣(134)和冷波瓣(132)，热波瓣在次级流动路径内延伸，冷波瓣在主流动路径内延伸。如果忽略纵向偏移量，则喷嘴(110)的凹形波瓣(118)、即径向向外的波瓣径向地面对混合器(130)的热波瓣(134)，并且喷嘴的凸形波瓣(116)、即径向向内的波瓣径向地面对混合器的冷波瓣(132)。

技术领域

本发明涉及混合流涡轮机的降噪领域。更具体地，本发明涉及具有混合器的涡轮发动机的后体，在该后体中，发动机出口处的主流和次级流在被称为次级喷嘴的喷嘴内混合，以形成在外部空气中推进的射流。

因此，有关涡轮机的领域涉及LDMF(long duct mixed–flow，长管道混合流)喷嘴，即延伸超过流的混合物的次级喷嘴。

本发明特别涉及在被称为收敛-扩散次级喷嘴的次级喷嘴的情况下针对声学问题提供的解决方案。

背景技术

在被称为收敛-扩散喷嘴的喷嘴的情况下，噪声源来自喷嘴的喉部存在马赫囊这一事实。

实际上，由于两个流的混合而产生的湍流与喷嘴中的超音速流区域之间的相互作用是产生高频率噪声的原因。特别是在喷嘴开始填装时，会出现这种现象。

当在主流和次级流的汇流点处安装波瓣混合器时，可以更清楚地观察到这种现象。参考了关于混合器的申请FR2902469或EP1870588，以及文献WO2015/036684，该文献提出了利用位于喷嘴的后缘上的V形件的解决方案。

然而，本发明发生在被称为收敛-扩散喷嘴的喷嘴的情况下。这使得能够特别地通过增加收敛-扩散的尺寸(被称为“CVDC”并且通常被参考为A9/A8的比率-参见图1，图1示出了喷嘴110、后缘114和喉部112以及各个截面S_f/S_c)来改善混合流喷嘴的性能。根据定义，收敛-扩散喷嘴的最小截面的轴向定位不与管道的端部中的一个重合。使用次级收敛-扩散喷嘴有两个优点：该次级收敛-扩散喷嘴使得能够以低膨胀比显著改变流量系数，并改善喷嘴的性能。这种增加对于发动机的性能是有利的，但是在声学上是不利的。

如上所述，在喉部观察到了马赫囊的出现(参见图2，在图2中，两条曲线表示噪声，其中，有混合器时的噪声为实线，没有混合器时的噪声为虚线-横坐标为频率F，纵坐标为以分贝为单位的声压水平SPL，Sound pressure level)。由两个流的混合产生的湍流以及马赫囊会引起不必要的噪声出现。

发明内容

本发明旨在在具有混合器的收敛-扩散喷嘴的情况下减轻前述的声学影响。

为此目的，本发明提出围绕纵向轴线限定的、用于双流涡轮机的次级喷嘴，所述喷嘴被构造成喷射源自涡轮机的主流动路径和次级流动路径的流的混合物，该次级喷嘴呈具有喉部的收敛-扩散形状，其中，该喉部对应于喷嘴的最小截面，

其中，次级喷嘴在喉部包括周期性连续的波瓣，该周期性连续的波瓣沿着次级喷嘴的内圆周定位。

本发明可包括单独采用或组合采用的以下特征：

-周期性连续使得喷嘴在喉部处的截面是喷嘴的最小截面，

-后缘处的半径大于喉部处的最大半径，