[發明專利]一種可調節噴射器

有效

• 申請號: 201911405764.8
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN110947569B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張于峰;李曉瓊;王曉燕;姚勝;田野
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B05B17/04
• 分類號: B05B17/04;B05B1/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

1.一種可調節噴射器，包括同軸連接的噴嘴(1)和混合擴壓段(2)，其特征在于，所述噴嘴(1)的喉部內設置有能沿所述噴嘴(1)軸向移動的噴嘴滑塊(5)，通過所述噴嘴滑塊(5)的軸向移動調節所述噴嘴(1)喉部的流通截面積；所述噴嘴滑塊(5)分為靠近所述噴嘴(1)喉部入口的第一部分和背離所述噴嘴(1)喉部入口的第二部分，所述噴嘴滑塊(5)的第一部分的截面形狀為三角形，所述噴嘴滑塊(5)的第二部分的截面形狀為橢圓形；

所述混合擴壓段(2)的喉部內設置有能沿所述混合擴壓段(2)軸向移動的擴壓段滑塊(11)，通過所述擴壓段滑塊(11)的軸向移動調節所述混合擴壓段(2)喉部的流通截面積；所述擴壓段滑塊(11)分為靠近所述混合擴壓段(2)喉部入口的第一部分和背離所述混合擴壓段(2)喉部入口的第二部分，所述擴壓段滑塊(11)的第二部分的截面形狀為橢圓形結構，所述擴壓段滑塊(11)的第一部分的截面輪廓線根據所述噴嘴滑塊(5)調節所述噴嘴(1)喉部直徑時的流量變化規律確定；

其中，所述噴射器選擇性地通過調節所述噴嘴(1)喉部的直徑改變工作流體的質量流量，或通過調節所述噴嘴(1)和所述混合擴壓段(2)的喉部直徑同時改變工作流體的質量流量；

其中，所述擴壓段滑塊(11)的第一部分的截面輪廓線通過以下方法設計得到：

所述噴嘴(1)處的質量流量m：

m＝μm_引?????????????????????????(5)

式中，μ表示噴射器的引射系數，m_引表示引射流體的質量流量；

在所述噴嘴滑塊(5)的尺寸確定后，有：

m＝ρV＝ρas????????????????????????(6)

式中，ρ表示噴嘴(1)喉部流體密度，V表示單位時間內流過噴嘴(1)的流體的體積流量，a表示噴嘴(1)喉部音速，s表示喉部的橫截面積，在流體的確定時，質量流量的比值等于喉部面積之比，即：

式中，m_有滑塊表示有噴嘴滑塊(5)時的質量流量；m_無滑塊表示無噴嘴滑塊(5)時的質量流量；s_有效表示噴嘴滑塊(5)調節噴嘴(1)喉部直徑時，流體通過的有效的圓環面積；s_總表示當噴嘴(1)喉部無噴嘴滑塊(5)時，噴嘴(1)喉部的總面積；

設所述噴嘴滑塊(5)第一部分的水平長度l₁，將所述噴嘴滑塊(5)的水平距離平均分成n份，噴嘴滑塊(5)每水平移動一次的距離是l₁/n，若移動的距離為i*l₁/n，i表示移動的次數，此時對應的噴嘴滑塊(5)的直徑為d；

所述噴嘴滑塊(5)的截面積s_滑塊：

當噴嘴(1)喉部無噴嘴滑塊(5)時，噴嘴(1)喉部的總面積s_總為：

式中，d₀表示噴嘴(1)的喉部直徑；

噴嘴滑塊(5)調節噴嘴(1)喉部直徑時，流體通過的有效的圓環面積s_有效為：

所述混合擴壓段(2)的質量流量M：

M＝m+m_引＝(1+μ)m??????????????????(11)

在設計工況下，噴射器的引射系數μ不變，以混合擴壓段(2)的喉部出口為基準，混合擴壓段(2)的喉部質量流量比和噴嘴(1)的喉部質量流量比相等，即：

式中，M_有滑塊表示流體混合后有擴壓段滑塊(11)時的質量流量；M_無滑塊表示流體混合后無擴壓段滑塊(11)時的質量流量；

當混合擴壓段(2)喉部無擴壓段滑塊(11)時，混合擴壓段(2)喉部的總面積S_總為：

式中，D₀表示混合擴壓段(2)的喉部直徑；

所述擴壓段滑塊(11)調節混合擴壓段(2)喉部直徑時，流體通過的有效的圓環面積S_有效：

式中，D_i表示水平移動i次之后對應的擴壓段滑塊(11)的直徑；

由公式(14)和(15)，可以算出水平移動i次之后對應的擴壓段滑塊(11)的直徑D_i：

該公式表示噴嘴滑塊(5)和擴壓段滑塊(11)同時反向移動i*l₁/n時，對應的擴壓段滑塊(11)的直徑是i*D₀/n；即擴壓段滑塊(11)水平移動l₁/n，2l₁/n……(n-1)l₁/n，nl₁/n，都會對應一個單獨的直徑D₀/n，2D₀/n……(n-1)D₀/n，nD₀/n；n無窮大時，擴壓段滑塊(11)則由無限個微元結構組成，根據描點法畫出擴壓段滑塊(11)的結構。