[發明專利]一種用于湍流邊界層流動控制的合成射流裝置

在審

• 申請號: 202110304514.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113107820A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 高正紅;馬睿;陸連山
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F04B45/04
• 分類號: F04B45/04;F04B39/16;F04B39/12;F15D1/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種用于湍流邊界層流動控制的合成射流裝置，包括振膜激勵器、輸出管路、合成射流空腔；振膜激勵器通過輸出管路與合成射流空腔連接；合成射流空腔包括空心腔體、阻力網以及多孔蓋板；空心腔體側壁上開有若干進氣口，輸出管路一端連接在進氣口；多孔蓋板密封固定在空心腔體開口位置，多孔蓋板與空心腔體形成的空腔體積固定，不隨振膜激勵器振膜振動而改變；多孔蓋板上具有若干相同直徑和開孔方向的圓孔；阻力網填充在空心腔體內；從進氣口流入的氣體流經阻力網后，從多孔蓋板的圓孔吹出。本發明提出的多孔合成射流生成裝置，可以由單個振膜振動生成多個均勻的合成射流，從而增大合成射流的作用面積，實現了湍流邊界層流動控制。

技術領域

本發明涉及一種湍流邊界層流動控制的裝置，特別是一種多孔合成射流生成裝置。

背景技術

在飛機設計中，通常面臨湍流問題。相比于層流流動，湍流帶來的一個重要的問題就是較高的阻力，這意味著飛行會消耗更多的能量。因而，湍流減阻一直是實際應用中一個非常重要的研究課題。通過某種方式人為的干擾湍流，即湍流邊界層流動控制，從而達到減阻的效果，是湍流減阻的重要方式。合成射流是實現湍流邊界層流動控制的重要手段。應用于湍流邊界層流動控制時，合成射流的作用面積是決定控制效果的關鍵因素之一。

典型的合成射流是由激勵器中振膜振動生成的，一個小孔連接空腔，空腔覆蓋在激勵器的振膜之上，振膜連續交替振動，形成吸、吹兩個相位，將小孔附近的氣體吸入和排出空腔，從而生成具有一定速度的射流。振膜式合成射流激勵器結構簡單，易于實現，然而，這種振膜式激勵器需要把振膜360°固定，所以在振膜振動過程中，空腔橫截面處不能達到同樣的振幅，空腔中心振幅最大，空腔四周振幅最小，從而導致腔體內空氣產生不均勻加速。因此，很難由一個振膜對應多個射流。通常的配置是一個振膜對應一個圓形開口，獲得單一的合成射流，即“單振膜、單射流”。

受限于小孔尺寸，單一合成射流的作用面積較小，為了提高合成射流作用面積，需要增加合成射流數目。如果采用“單振膜、單射流”的形式，則在增加合成射流數目的同時也增加了激勵器數目，引起結構設計的極大困難，因此，亟需一種能夠實現“單振膜、多射流”的合成射流生成裝置。

發明內容

針對現有“單振膜、單射流”形式合成射流生成裝置存在的問題，本發明提出一種新型的“單振膜、多射流”的合成射流生成裝置，可以由單個振膜振動生成多個均勻的合成射流，從而增大合成射流的作用面積。

本發明的技術方案為：

所述一種用于湍流邊界層流動控制的合成射流裝置，包括振膜激勵器、輸出管路、合成射流空腔；所述振膜激勵器通過輸出管路與合成射流空腔連接；

所述合成射流空腔包括空心腔體、阻力網以及多孔蓋板；所述空心腔體側壁上開有若干進氣口，輸出管路一端連接在進氣口；所述多孔蓋板密封固定在空心腔體開口位置，多孔蓋板與空心腔體形成的空腔體積固定，不隨振膜激勵器振膜振動而改變；多孔蓋板上具有若干相同直徑和開孔方向的圓孔；所述阻力網填充在空心腔體內；從進氣口流入的氣體流經阻力網后，從多孔蓋板的圓孔吹出。

進一步的，所述空心腔體側壁上沿周向均勻分布多個進氣口，保證輸入的氣體在整個空腔內都有良好的均勻性。

進一步的，所述空心腔體采用方形空腔，在方形空腔的四個側面底部中間位置開有進氣口，保證輸入的氣體在整個空腔內都有良好的均勻性。

進一步的，所述多孔蓋板上開設的圓孔沿橫向和縱向等間距排列，提高合成射流作用面積。

進一步的，所述輸出管路采用多級級聯方式實現振膜激勵器到合成射流空腔進氣口的均勻進氣；其中上一級與下一級通過一分多的方式連接。

進一步的，所述空心腔體的側壁與底部采用有機玻璃制成，所述輸出管路采用硬質有機玻璃圓管。

進一步的，所述阻力網采用濾網和海綿，增強多孔蓋板上各個小孔吹氣的均勻性，并且保證小孔上方吹氣速度沿法向迅速衰減。