[發明專利]一種超音速射流振蕩器

在審

• 申請號: 201810323384.9
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108722694A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 單勇;雷晗;譚曉茗;張靖周
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B05B1/08
• 分類號: B05B1/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明提供一種超音速射流振蕩器，該裝置由正反饋式振蕩器和拉瓦爾噴管組成。該振蕩器的工作過程是：氣流從射流入口段進入，通過振蕩腔，在分流劈的分流下，根據科恩達效應隨機偏轉向一邊，附著于兩面附壁面的其中一側，大部分流體將通過拉瓦爾噴管結構，并從亞音速流動發展為超音速流動，最后從射流出口段流出，少量流體通過反饋通道流回振蕩腔作用于射流入口段流入的射流，并使之偏轉向附壁面的另一壁面附著，如此周而復始地循環，形成有一定頻率的超音速射流從射流出口段交替流出。本發明可以產生穩定的超音速振蕩射流，彌補現階段射流振蕩器只能產生亞音速射流的不足，滿足流體控制等領域對更高能量振蕩射流的需求。

技術領域

本發明涉及一種可產生振蕩射流的振蕩器，尤其是可以產生超音速振蕩射流。

背景技術

射流振蕩器是一種在入口輸入定常的高壓流體，出口產生非定常脈動射流的流體器件。根據射流振蕩器的工作原理，通常可分為負載式振蕩器，反饋式振蕩器，音波式振蕩器和共鳴式振蕩器。反饋式振蕩器可進一步分為正反饋式射流振蕩器和負反饋式射流振蕩器，正反饋式振蕩器是將輸出射流的部分流體引入到輸入射流同側控制口達到控制射流的作用，負反饋式振蕩器是將流體引入到異側控制口。本發明是一種正反饋式射流振蕩器。

由于射流振蕩器結構簡單、體積小、工作穩定，在流體領域應用廣泛。例如：射流振蕩器常應用于流體振動流量計，這種流體振動流量計利用了射流振蕩器內流體振動頻率只與流速有關的規律，用于測量流體流量。射流振蕩器也可用于氣波制冷機，將射流振蕩器的脈沖射流輸出到接受管中，在管內產生沖擊波，使得管內氣體壓力和溫度升高，高溫氣體通過翅片將熱量傳出，使得射流本身溫度大大降低，達到制冷效果。射流振蕩器也可用于流體控制，利用射流振蕩器產生的掃略射流或非定常脈沖射流破壞邊界層，使得主流提前轉捩，達到控制分離的效果。

關于射流振蕩器的第一篇專利是Warren在1962年發表的“Negative FeedbackOscillator”，由于射流振蕩器和很多領域都有良好的結合性，此后關于射流振蕩器的專利層出不窮。在射流振蕩器輸入流體壓力高于臨界壓力的條件下，一旦輸入的流體在射流振蕩器振蕩腔內加速到超聲速，形成一系列強烈的膨脹、壓縮過程，這股超聲速流體在振蕩腔內不能附壁和形成壓力的反饋，從而不能產生超聲速的振蕩射流。所以現階段的所有關于射流振蕩器的專利產生的均為亞音速脈沖射流。而在流體控制方面，能量更高的脈沖射流意味著達到更好的控制效果，因此可產生超音速脈沖射流的射流振蕩器已成為流體控制領域的迫切需求。本發明所提供的超音速射流振蕩器，可產生穩定的超音速振蕩射流，能夠滿足航空航天、流體控制等領域的應用和研究需求。

發明內容

本發明設計了一種結構新穎、特殊的射流振蕩器，可以提供超音速振蕩射流。

一種超音速射流振蕩器，包括射流入口段、振蕩腔、分流劈、兩個附壁面、兩個反饋通道、兩個射流出口段，所述反饋通道包括反饋通道入口、反饋通道出口，所述反饋通道入口與射流出口段之間連通有拉瓦爾噴管結構，所述拉瓦爾噴管結構自其入口逐漸收縮至一個窄喉，窄喉之后逐漸擴張至射流出口段。

進一步的，所述分流劈前半段為等腰三角形，后半段為長方形，前半段和附壁面共同組成附壁面處流道，后半段置于滑槽內，且能夠沿著分流劈的中軸線在滑槽內移動，通過在滑槽內移動該分流劈，可以改變振蕩腔的面積從而改變振蕩頻率。

進一步的，所述分流劈的尖劈為銳角，使射流切換流動方向更加靈敏。

進一步的，所述分流劈的尖劈頂點與射流入口段末端形成等腰三角形，使得附壁面處流道寬度大于射流入口段末端，形成流通面積擴張的亞音速射流振蕩區，且在其內始終保持流體的亞音速流動狀態，為射流在拉瓦爾噴管結構由亞音速發展為超音速創造條件，同時避免射流在振蕩腔內發展為超音速狀態而不振蕩。

進一步的，所述反饋通道出口的流道方向與射流入口段的流道方向垂直，使得反饋流體對主射流控制效果最佳。