[发明专利]一种全电控制矢量合成双射流装置及生成方法

说明书

本发明属于航空航天及传热传质领域，涉及一种全电控制矢量合成双射流装置及生成方法。该装置包括合成双射流激励器和信号控制系统，所述信号控制系统包括计算机、模/数转换卡和驱动模块；所述驱动模块连接所述合成双射流激励器；所述计算机连接所述模/数转换卡。本发明方法包括步骤：(S1)计算机产生周期性电压信号；(S2)转换为数字信号；(S3)数字信号经过驱动模块进行放大处理后输至合成双射流激励器，控制振动膜往复振动；(S4)合成双射流激励器的两个腔体中形成两股射流从出口排出。本发明不需要增加额外转动机构，就能实现射流自主控制，不仅可以改变合成双射流速度大小和频率，而且能控制合成双射流矢量方向。

技术领域

本发明属于航空航天及传热传质领域，涉及一种全电控制矢量合成双射流装置及生成方法。

背景技术

合成射流技术是上世纪九十年代提出的一种基于旋涡运动的零质量射流技术，其具有结构紧凑、能耗低、响应快、控制灵活等优点，被认为是目前最具发展潜力的主动流动控制技术之一。针对不同的流动控制对象，合成射流技术能起到增强/减弱流动稳定性、推迟/加速转捩、抑制/促进流动分离等作用，从而实现航行器增升、减阻、降噪、消涡、减振和隐身等功能，在航空航天领域展现出了良好的应用前景。在传热传质领域，合成射流无需转动部件，不用考虑轴承润滑和耐温等问题，工作温度范围更宽，寿命更长，而且合成射流蕴含的涡结构能增强掺混和湍流度，有利于强化传热传质，也成为近些年研究的热点。常规合成射流产生装置可控因素单一，装置构型一经确定，只能改变射流的速度大小和频率，无法控制射流的矢量方向。相关研究已经表明，射流与来流的夹角对流动分离控制和射流矢量控制的控制效果影响较大。另外，在传热方面就如同风扇不摇头和空调摆叶不动，散热面积和范围很有限，散热不均，效率不高，大大限制了其应用。因此，使合成射流具备矢量调节功能对于增强其控制效果和拓展其应用范围具有重要实际应用价值。

申请号为CN1818399A的中国专利文献公开了一种单膜双腔双口合成射流激励器，具有实现射流矢量调节的潜力。通过调流滑块滑动控制激励器两出口面积比，改变合成双射流激励器两射流的动量比，形成的低压区强度不同，使下游合成双射流矢量方向发生改变。这种合成双射流矢量控制装置控制精度高、范围广，但增加了调流滑块驱动和传动机构，使得装置结构复杂，同时增加了功耗。本发明在不改变合成双射流装置结构的基础上，仅通过控制振动膜的驱动信号就能实现合成双射流的矢量控制功能，具有无需增加机构、控制灵活、环境适应性强、可靠性高、适用范围广等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，基于公开号为CN1818399A中的激励器结构进行改进，并在此基础上提供一种结构简单紧凑、控制灵活、环境适应性强、可靠性高、适用范围广的基于模拟信号控制的合成双射流矢量实现方法，具体技术方案如下。

一种全电控制矢量合成双射流装置，包括合成双射流激励器和信号控制系统，所述信号控制系统包括计算机、模/数转换卡和驱动模块；所述计算机连接所述模/数转换卡，所述计算机用于产生周期性电压信号；所述模/数转换卡连接驱动模块，所述模/数转换卡用于将计算机产生的周期电压信号转换成数字信号，并将数字信号输出至驱动模块；所述驱动模块连接所述合成双射流激励器。

优选地，所述合成双射流激励器包括一振动膜，第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体为各自独立腔体，第一腔体和第二腔体之间通过振动膜隔开；第一腔体和第二腔体分别开设第一出口和第二出口。

优选地，所述驱动模块连接所述合成双射流激励器为驱动模块连接振动膜，用于控制振动膜往复振动的速度。

优选地，所述第一出口和第二出口均为倒直角形状。直角形状的出口能诱导射流发生偏转，能增大射流矢量偏转角。

优选地，所述第一腔体和第二腔体之间设置一个固定板，振动膜设置在固定板上。

优选地，所述振动膜两侧各设置一个“O”型圈。所述“O”型圈用于密封第一腔体和第二腔体，保证振动膜的振幅和动密封效果。