[發明專利]一種帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器

有效

• 申請號: 201510133856.0
• 申請日: 2015-03-25
• 公開（公告）號: CN104791218B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 額日其太;王猛杰;洪亮;張亮
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04B35/04
• 分類號: F04B35/04;F04B39/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于合成射流激勵器技術領域，具體涉及一種帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器的設計，主要應用于大尺度及高速流動的主動流動控制領域。

背景技術

流動控制技術是航空航天領域的研究重點，具有廣闊的應用前景和研究價值，引起了國內外研究者的廣泛關注。合成射流是上世紀90年代提出的通過激勵器產生的旋渦融合干擾來合成的一種零質量射流，它在如流動分離和氣動力控制，射流矢量控制，噴流強化混合及換熱等諸多流動控制領域都有重要應用，由于不需要氣源因此受到廣泛關注。

目前研究最多的合成射流激勵器是壓電膜式合成射流激勵器，通過腔體內壓電膜的小振幅高頻振動來周期性吹吸形成合成射流，其主要問題是速度低(最大速度只有幾十米每秒)，輸出動量較小，能量水平不足，不利于實際航空航天工程應用中大尺度以及高速流動的控制。為了達到高的輸出動量，美國約翰霍普金斯大學設計的電火花式式合成射流激勵器通過電火花放電迅速加熱腔體內的氣體，導致氣體急劇膨脹，腔體內壓力急劇升高，腔體孔口處形成高速射流，其出口最大速度可達500m/s，但是其放電頻率較低而且由于溫升引起的材料耐熱問題是限制應用的最大困難。美國佐治亞理工提出的活塞式合成射流激勵器通過電機帶動活塞運動對腔體內氣體進行周期性壓縮，在較小出口孔徑和較高工作頻率時，可以達到很大的輸出動量，出口最大速度可以達到超過500m/s，而且不存在材料過熱問題，因此受到我們的關注。

活塞式合成射流激勵器的主要問題在于實現高速射流時，會導致吸氣過程的腔體和環境的壓比很小，吸氣變得困難，而由于吹吸過程質量是守恒的，吸氣階段所占一個周期的時間會變長，這樣會限制激勵器的最大壓比而影響激勵器性能。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器，解決了活塞式合成射流激勵器在小出口孔徑和高工作頻率時吸氣困難而影響激勵器性能的問題。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案為：汽缸在靠近活塞運動下死點附近對稱開兩道進氣槽，汽缸置于汽缸支座內，并通過汽缸頂部的定位槽實現周向定位汽缸支座圓柱形腔體內置有帶進氣槽的汽缸，并通過支座上沿的定位凸起實現汽缸的周向定位，并且汽缸支座圓柱形腔體在汽缸開槽位置處也對應開了兩道進氣槽(槽的高度為汽缸的1/17，周向角度所占角度為10～180度)以實現輔助進氣功能。

本發明的優點為：

1、本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器通過在開設輔助進氣槽，結構簡單，有效增加了吸氣流通面積，吸氣變得更容易，使得吸氣階段所占整個周期比例明顯下降。

2、本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器通過改善激勵器吸氣特性峰值吹氣壓比，峰值吹氣動量和峰值出口速度大幅提高，使得激勵性能顯著提升。

附圖說明

圖1為本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器整體外觀示意圖；

圖2為本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器整體裝配示意圖；

圖3為本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器結構剖視圖；

圖4為本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器的汽缸示意圖；

圖5為本發明帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器的汽缸支座示意圖；

圖6為本發明帶和不帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器的數值計算壓比對比；

圖7為本發明帶和不帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器的數值計算出口速度對比；

圖8為本發明帶和不帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器的數值計算出口動量對比；

圖中：

1-汽缸活塞系統2-連接系統3-固定和支撐系統

4-電機101-汽缸蓋102-活塞

103-汽缸104-輔助進氣槽201-連桿

202-活塞銷203-曲軸204曲軸聯軸器

301-汽缸支座302-軸承A 303-軸承B

304-軸承擋板A 305-軸承擋板B 306-側擋板

307-底座308-電機支板309-輔助進氣槽

310-圓柱腔體

具體實施方式

本發明提出一種帶輔助進氣槽的活塞式合成射流激勵器，包括的部件汽缸活塞系統1，連接系統2，固定和支撐系統,3以及電機4。