Page 120 - 《应用声学》2020年第1期

116 2020 年 1 月

射流模拟装置中，射流喷口直径和收缩比的选 表 1 不同压力下控制精度 (喷口直径 0.05 m)
取是一个关键参数。本试验台射流喷口外形和直 Table 1 Control precision of different
径均可调整，试验时根据需要选取合适的收缩段和 pressure (spout diameter: 0.05 m)
喷口，这里按照设计指标选为圆形喷口，直径取为
控制压力 最大压力 最小压力
0.05 m。收缩段收缩比取为 16，收缩段曲线选用移 P 1 /kPa P max/kPa P min /kPa 精度
轴维氏曲线，这种收缩段在入口部分收缩较快，在 7.7 7.731 7.505 0.4%
出口部分收缩较慢，而且其轴向速度分布不会出现
100 100.189 99.647 0.35%
“反跳”，出口速度较为均匀。
200 200.334 199.701 0.16%
为了降低干扰噪声的影响，有三方面考虑：一
是采用双级调压，降低压差的同时，开度可在更合 300 300.298 299.122 0.3%
理的范围内控制，另外采用较大管径(DN150)，降低 450 450.266 449.317 0.1%
流速，从而降低流体动力学噪声；二是试验台的外 500 501.718 498.236 0.35%
露部分均采用消声海绵包裹；三是设计安装消音器。
文献[17]指出Non-Line-of-Sight形式的消声器比传 表 2 给出了不同流速下的射流控制率数据。可
统消声器效果更好。本试验台在采用此种结构形式 以看到对于设计目标的5 cm喷口，整个流道模拟装
置的压力损失均较小，压力损失系数小于均 2.6%，
的基础上，进一步增大流道通径和长度，以进一步
增加吸音效果。消音器总长 1.6 m，外径 0.65 m，内 越小的压力损失系数意味着更少的能量转化为热
部气流流道通径为 0.4 m，周围覆盖0.1 m 厚的吸声 能和声能，流场内部噪声也就越小。
层。吸声层内部为玻璃纤维吸声材料，吸声材料与
表 2 不同流速下 0.05 m 直径喷口射流参数
气流通道之间为穿孔板结构并有保护层，以防止材
Table 2 The ϕ0.05 m spout jet parameters
料外泄。
with different velocity
3 调试测量及试验结果 控制压力 出口总压 射流出口 出口速度 控制点速度 总压损

P 1 /kPa P /kPa Ma 数 /(m·s −1 ) /(m·s −1 ) 失系数
∗
主要开展了以供气压力控制调试、测量段总压
10 9.383 0.37 123.6 28.7 0.011
畸变系数、射流速度控制率为主的射流流场性能测
50 48.312 0.79 252.7 46.7 0.024
量以及射流远场噪声测量试验。
100 97.850 1.05 325.1 48.6 0.025
3.1 射流流场性能测量
150 147.862 1.24 368.6 46.9 0.022
图 7 给出了 7.7 kPa ∼ 500 kPa 的压力控制曲
200 198.184 1.37 398.9 44.5 0.018
线，其中在330 kPa时有一个跃变，需要在一级调压
500 — — — — —
阀适当增加机械弹簧预紧力，增大流量，再配合二级
指挥器的切换，实现高压大流量的顺利调节。由表1
图 8 给出了测量段剖面压力分布， 其中纵
可以看到总体精度达到甚至优于0.5%的指标要求。
坐 标 (颜 色 标 尺) 表 示 总 压 畸 变 系 数 ([(P max −
P min )/P av ]) 百分比。由结果可知，该射流模拟装
置的总压畸变较小，在 10 kPa 供气压力的条件下，
总压畸变系数值小于 0.44%，而且随着压力的增加，
总压畸变进一步减小，在110 kPa的供气压力下，总
压畸变系数约为0.21%，满足试验所需。
由于该项目暂未配备200 kPa以上的压力测量

图 7 压力控制曲线 (7.7 kPa ∼ 500 kPa) 系统，未开展 200 kPa以上的流场性能考核，下一步
Fig. 7 Carve of pressure control(7.7 kPa ∼ 500 kPa) 将进行完善。