[发明专利]飞机发动机开车试验用大排量废气消声排放装置及方法

权利要求书

1.一种飞机发动机开车试验用大排量废气消声排放方法，该方法采用飞机发动机开车试验用大排量废气消声排放装置，飞机发动机开车试验用大排量废气消声排放装置包括设置在实验室（1）外的引排气消声塔、设置在所述引排气消声塔内的消声装置、以及将实验室（1）内的飞机发动机（2）所产废气引排至所述引排气消声塔内的引排除油机构；

所述引排气消声塔包括横向矩形砖砌塔身（3）、设置在横向矩形砖砌塔身（3）一端顶部且与其连通的竖向引气砖砌塔身（4）、设置在横向矩形砖砌塔身（3）另一端顶部且与其连通的竖向排气砖砌塔身（5）、以及设置在竖向排气砖砌塔身（5）顶部的导声罩（6），导声罩（6）远离实验室（1）的侧壁上开有排气口（7）；竖向引气砖砌塔身（4）的顶部密封，竖向排气砖砌塔身（5）的顶部与导声罩（6）连通；所述横向矩形砖砌塔身（3）靠近竖向排气砖砌塔身（5）一端的底部拐角处设置有第一导流斜板（8）；

所述消声装置包括设置在横向矩形砖砌塔身（3）内且靠近竖向排气砖砌塔身（5）一端的底部消声机构和设置在竖向排气砖砌塔身（5）内部上侧的顶部消声机构；

所述引排除油机构包括引射管和缠绕在所述引射管外的冷却水管（9），所述引射管包括连接在飞机发动机（2）与竖向引气砖砌塔身（4）之间的延长段管段（10）、插设在竖向引气砖砌塔身（4）内且与延长段管段（10）连接的开孔段管段（11）、以及堵设在开孔段管段（11）远离延长段管段（10）一端内的圆锥型排气调节阀（12），开孔段管段（11）上均布有多个通气孔，圆锥型排气调节阀（12）的锥头朝向开孔段管段（11）布设；所述引射管向下倾斜；

所述顶部消声机构包括多个顶部消声单元和用于安装所述顶部消声单元的安装架（17），所述顶部消声单元包括多层片式消声单元，所述片式消声单元包括多个沿水平方向均布的片式吸声板（18），所述片式吸声板（18）的纵截面为六边形，相邻的两层片式消声单元中的片式吸声板（18）交错布设，相邻的两个片式吸声板（18）之间具有气流通道；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定引排气消声塔的横截面面积：

根据公式M=ρvA，计算引排气消声塔的截面面积A，其中，M为排气消声塔内需要流通的最大质量流量，ρ为排气消声塔内流通的气体密度，v为排气消声塔内的气体流速，v不大于20m/s；M=400kg/s；

步骤二、确定顶部消声机构的长度：

根据公式ΔL=φ(α₀)Pf/S，计算顶部消声单元的长度f，其中，ΔL为所需的顶部消声机构的消声量，φ(α₀)为片式吸声板的消声系数，P为顶部消声机构多个横截面上气流通道的平均周长，S为顶部消声机构多个横截面上气流通道的平均横截面积；一个所述片式消声单元中相邻的两个片式吸声板（18）的间距与一个片式吸声板（18）的厚度相同；

步骤三、确定竖向排气砖砌塔身的高度：

根据公式H≥f+n，计算竖向排气砖砌塔身（5）的高度H，其中，n为横向矩形砖砌塔身（3）顶部到顶部消声单元底部的垂直距离，且n取4m～6m；

步骤四、引排气消声塔和引排除油机构的搭设：

步骤401、根据引排气消声塔的截面面积A和竖向排气砖砌塔身（5）的高度H搭建引排气消声塔；

步骤402、安装第一导流斜板（8），第一导流斜板（8）的底部与横向矩形砖砌塔身（3）的侧壁的间距e为竖向排气砖砌塔身（5）宽度的1/3～1/2，第一导流斜板（8）的顶部与横向矩形砖砌塔身（3）底面的间距h为横向矩形砖砌塔身（3）内部高度的1/2～2/3；

步骤403、根据竖向引气砖砌塔身（4）的宽度确定开孔段管段（11）的长度，并安装所述引射管和冷却水管（9），开孔段管段（11）的长度等于竖向引气砖砌塔身（4）的宽度；开孔段管段（11）低于延长段管段（10），所述引射管的轴线与水平面之间的夹角为3°～5°；

步骤五、底部消声机构的安装：

所述底部消声机构包括多个相互平行布设的隔声孔立架（15），隔声孔立架（15）与横向矩形砖砌塔身（3）的长度方向呈平行布设，所述隔声孔立架（15）包括四面相拼接成型的隔声孔板，相邻的两个隔声孔立架（15）之间以及相邻的两个隔声孔板之间均具有气流通道；隔声孔立架（15）靠近第一导流斜板（8）的一侧与第一导流斜板（8）底部抵接；一个隔声孔立架（15）中两个呈竖向布设的隔声孔板的间距为100mm～200mm；隔声孔立架（15）靠近第一导流斜板（8）的一侧与第一导流斜板（8）底部抵接；

步骤六、顶部消声机构的安装：

根据顶部消声单元的长度f安装多层所述片式消声单元，使长度f内的竖向排气砖砌塔身（5）内均匀布设多层所述片式消声单元；

步骤七、调节圆锥型排气调节阀的位置：

根据公式ΔP=ζ×(1/2)×ρ×(V/πdNε)²，计算圆锥型排气调节阀（12）的锥底至开孔段管段（11）靠近延长段管段（10）一端的间距N，其中，ΔP为飞机发动机背压，ζ为阻力系数，ζ取0.6～0.8，d为开孔段管段（11）的管径，ε为开孔段管段（11）的开孔率，V为飞机发动机的气体流量；

根据不同的飞机发动机的气体流量V，调节圆锥型排气调节阀（12），使其锥底至开孔段管段（11）靠近延长段管段（10）一端的间距为N；

步骤八、大排量含油高速废气的去油消声排放：

向冷却水管（9）内持续注入冷却水，将延长段管段（10）正对飞机发动机（2）的尾喷口，启动飞机发动机开车试验，飞机发动机（2）的尾喷口排出的含油高速废气依次经过延长段管段（10）和开孔段管段（11）进入竖向引气砖砌塔身（4）内，含油高速废气中的汽态油在延长段管段（10）和开孔段管段（11）中经冷却水冷却后液化，沿倾斜的引射管向开孔段管段（11）上的通气孔流动，并由通气孔流至横向矩形砖砌塔身（3）内，不随废气继续前行，使飞机发动机（2）的尾喷口排出的含油高速废气变为高速废气；

高速废气由竖向引气砖砌塔身（4）进入至横向矩形砖砌塔身（3）内，经底部消声机构进行一次消声，随后经第一导流斜板（8）由水平流向转换为向上的竖直流向进入竖向排气砖砌塔身（5）内，再经顶部消声机构进行二次消声，最后经导声罩（6）的排气口（7）水平排出，排气口（7）排出的废气的噪音小于60dB(A)，实现高速废气的消声排放；

所述圆锥型排气调节阀（12）的锥角为90°；具有90°锥角的圆锥型排气调节阀（12）可以将气流以锥顶为中心向四周导流，防止出现气流回流；

所述竖向排气砖砌塔身（5）内还设置有喷淋降温装置，所述喷淋降温装置设置在所述顶部消声机构的底部，所述喷淋降温装置包括多层安装在竖向排气砖砌塔身（5）内的喷水环（20），所述喷水环（20）上均匀设置有多个喷头（21），喷头（21）的喷射方向向下，且喷头（21）的喷射方向与竖向排气砖砌塔身（5）的锐角夹角为45°～60°；

通过设置底部消声机构和顶部消声机构实现对高速废气的分级消声降噪处理；

所述引射管顶部与竖向引气砖砌塔身（4）顶部具有一定间距，便于气流从开孔段管段（11）顶部流入竖向引气砖砌塔身（4）内，保证气流的正常流动。