[發明專利]一種非接觸式驅動的高頻振動渦流發生器

在審

• 申請號: 201911014198.8
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110834718A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 趙永勝;楊輝;吳軍飛
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B64C23/06
• 分類號: B64C23/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

本發明公開了一種非接觸式驅動的高頻振動渦流發生器，包括：主流道部分、渦流組件、驅動組件和平衡腔部分；主流道部分和平衡腔部分相連，且主流道部分和平衡腔部分之間留有安裝口，渦流組件設置在所述安裝口處，驅動組件設置在平衡腔部分的平衡腔內，通過磁場作用驅動渦流組件高頻振動，進而控制渦流組件進入主流道部分的主流道中的部分高頻振動，實現流場控制。主流道部分的下壁面包括上層和下層，主流道部分的上壁面和下壁面上層之間構成了氣流主流道，平衡腔部分的平衡腔固壁和所述下壁面下層之間構成平衡腔。本發明極大提升了渦流發生器的流場控制性能。

技術領域

本發明涉及一種非接觸式驅動的高頻振動渦流發生器，屬于渦流發生器技術領域。

背景技術

超聲速/高超聲速飛行器的內、外流場中普遍存在流動分離現象，流動分離會對飛行器飛行穩定性控制和結構安全性等方面會產生極大的影響，不僅會導致阻力增加、升力降低、失速提前等不良后果，還可使發動機進氣道喉道附近流場畸變、總壓恢復下降、發動機不起動等進而誘發災難性事故。由于其結構簡單和良好的控制效果，渦流發生器是流動分離控制措施中最常見的一種。

在大氣層中飛行的超聲速或高超聲速飛行器將經歷多種顯著的湍流效應和壓縮效應所引起的脈動壓力環境,其中最重要的是激波與邊界層相互作用所造成的復雜的非定常脈動流場，研究表明向邊界層中注入高頻和周期性擾動，會更加有利于實現流動穩定性，進而抑制分離的發生。然而，現已工程應用的渦流發生器有一個共同特點就是：其幾何形態不可調，其不具有動態特性，即不能改變渦流發生器的擾動頻率及擾動振幅，這在很大程度上限制了其性能及適用工況。

因此，需要對傳統渦流發生器的工作原理以及結構進行優化，以提升其對流場的控制效果和適用工況。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種非接觸式驅動的高頻振動渦流發生器，高頻振動渦流發生器的工作模式提升了對主流空氣的控制效果和拓展了渦流發生器的適用工況。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種非接觸式驅動的高頻振動渦流發生器，包括：主流道部分、渦流組件、驅動組件和平衡腔部分；

主流道部分和平衡腔部分相連，且主流道部分和平衡腔部分之間留有安裝口，渦流組件設置在所述安裝口處，驅動組件設置在平衡腔部分的平衡腔內，通過磁場作用驅動渦流組件高頻振動，進而控制渦流組件進入主流道部分的主流道中的部分高頻振動，實現流場控制。

進一步的，主流道部分的下壁面包括上層和下層，主流道部分的上壁面和下壁面上層之間構成了氣流主流道，平衡腔部分的平衡腔固壁和所述下壁面下層之間構成平衡腔。

進一步的，渦流組件包括轉軸、限位塊、渦流塊、渦流發生器磁極盒以及渦流發生器磁極；

轉軸位于主流道下壁面上層和下壁面下層之間，通過軸承將渦流發生器轉軸固定，楔形渦流塊連接在轉軸上且可以以轉軸為圓心轉動；渦流塊上設置有限位塊，限制渦流塊的轉動范圍；渦流塊上還固定有渦流發生器磁極盒，渦流發生器磁極安裝在渦流發生器磁極盒中；驅動組件與渦流發生器磁極之間通過磁場間的進相互作用，實現渦流塊的高頻振動。

進一步的，驅動組件包括驅動電機、電機底座、驅動磁極盒和驅動磁極；

多個驅動磁極固定在圓筒狀的驅動磁極盒內壁上，均勻分布，且驅動磁極的N極和S極在驅動磁極盒外表面交替排列；驅動電機運行時，帶動驅動磁極盒轉動，使得驅動磁極與渦流發生器磁極相互作用，進而實現渦流塊的高頻振動，同時限位塊調節振動幅值，驅動電機的轉速和驅動磁極的數量決定擾動頻率。

進一步的，驅動磁極的數量為偶數，且數量不小于6個。

進一步的，平衡腔部分的平衡腔固壁上設置有進氣孔，該進氣孔的深度L1和進氣孔直徑Φa之比為1.5～3。