[發明專利]一種無反饋管道的流體振蕩器

在審

• 申請號: 202011371440.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112547330A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 溫新;李子焱;劉應征
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B05B1/02
• 分類號: B05B1/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種無反饋管道的流體振蕩器，包括振蕩器主體以及設置在振蕩器主體內依次連通的整流段、收縮段、反應腔室、喉部和擴散形噴嘴，所述的整流段與后端的外部壓力流源連通，所述的反應腔室的截面呈前大后小且以前后方向的中線上下對稱的葫蘆形，所述的擴散形噴嘴沿程的壁面進行弧形擴充后呈喇叭狀。與現有技術相比，本發明具有結構簡單、體積小、頻率高、更均勻的周期性橫向射流振蕩等優點。

技術領域

本發明涉及流體振蕩器領域，尤其是涉及一種無反饋管道的流體振蕩器。

背景技術

如圖1所示，現有的流體振蕩器是一種不需要機械移動部件即可在出口產生連續振蕩的射流的器件，它的基本原理是：當一定壓力的流體從入口進入到流體振蕩器混合腔中時，由于康達效應，主流必然會依附在一側的壁面上，從而沿著壁面，分為兩路，一路從喉部出去成為外部射流，另一部分沿著反饋通道重新流回主流的根部，促使主流翻轉，依附到另一側的壁面上，這時外部射流便會同時翻轉到另一側產生振蕩的效果，同時剩余的主流進入到這一側的反饋通道中，流回主流根部，再次促使主流翻轉，如此周而復始，形成連續的振蕩效果。由于其出色的可縮放性和可集成性、從幾赫茲到幾萬赫茲的超大頻寬、惡劣環境下運行的魯棒性以及其內在的振蕩特性，這種器件已經在流動控制和強化換熱領域吸引了越來越多的科學家和工程師的目光。近幾十年，流體振蕩器在諸如分離控制、噪音抑制、鈍體減阻、燃燒控制、換熱增強、混合增強和射流沖擊等問題上取得了廣泛的成功。

但是，現有的流體振蕩器有一個顯著的缺點，就是它需要基于反饋管道才能實現連續的振蕩，而反饋管道的存在使得振蕩器的體積大大增加，從而限制了單位面積上振蕩器布置的密度，這意味著要達到相同的控制效果，只能提高流量，而這將耗費更多的能量，另外，由于現有振蕩器的振蕩頻率與反饋管道以及反應腔室的容積成反比，所以振蕩頻率受此限制不能太高，而在流動控制以及混合增強領域，高頻激勵能產生更好的效果，因此，亟需開發一種無須反饋管道也能產生自激振蕩的高頻流體振蕩器。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種無反饋管道的流體振蕩器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種無反饋管道的流體振蕩器，包括振蕩器主體以及設置在振蕩器主體內依次連通的整流段、收縮段、反應腔室、喉部和擴散形噴嘴，所述的整流段與后端的外部壓力流源連通，所述的反應腔室的截面呈前大后小且以前后方向的中線上下對稱的葫蘆形，所述的擴散形噴嘴沿程的壁面進行弧形擴充后呈喇叭狀。

所述的反應腔室由通過縮頸的方式相互連通的前腔和后腔構成。

所述的反應腔室前腔上側壁與后腔上側壁均為弧面，且前腔上側壁的弧度小于反后腔上側壁的弧度，所述的前腔在前后方向上的長度大于后腔的長度。

所述的收縮段由平滑連接的后端收縮部與前端直管部組成，所述的前端直管部的軸線與中線重合。

所述的后端收縮部與整流段出口平滑連接，所述的前端直管部與前腔入口平滑連接。

該流體振蕩器在進行流體振蕩時，主射流將反應腔室分為相互連通的上下兩部分，并分別在每部分對應的前腔空間和后腔空間內形成液體漩渦。

上部分的前腔空間與下部分的后腔空間內的液體漩渦方向相同，上部分的后腔空間與下部分的前腔空間內的液體漩渦方向相同，并且上部分的前腔空間與后腔空間內的液體漩渦方向相反。

所述的擴散形噴嘴的側壁形狀與主射流在兩個準穩態處的出射軌跡相同，用以增強振蕩范圍。

所述的擴散形噴嘴為從40度到180度的漸擴型噴嘴。

由多個無反饋管道的流體振蕩器進行排布形成流體振蕩器陣列，以提高流體振蕩器陣列在單位面積上的布置的密度。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：