[发明专利]一种超音速射流振荡器

说明书

本发明提供一种超音速射流振荡器，该装置由正反馈式振荡器和拉瓦尔喷管组成。该振荡器的工作过程是：气流从射流入口段进入，通过振荡腔，在分流劈的分流下，根据科恩达效应随机偏转向一边，附着于两面附壁面的其中一侧，大部分流体将通过拉瓦尔喷管结构，并从亚音速流动发展为超音速流动，最后从射流出口段流出，少量流体通过反馈通道流回振荡腔作用于射流入口段流入的射流，并使之偏转向附壁面的另一壁面附着，如此周而复始地循环，形成有一定频率的超音速射流从射流出口段交替流出。本发明可以产生稳定的超音速振荡射流，弥补现阶段射流振荡器只能产生亚音速射流的不足，满足流体控制等领域对更高能量振荡射流的需求。

技术领域

本发明涉及一种可产生振荡射流的振荡器，尤其是可以产生超音速振荡射流。

背景技术

射流振荡器是一种在入口输入定常的高压流体，出口产生非定常脉动射流的流体器件。根据射流振荡器的工作原理，通常可分为负载式振荡器，反馈式振荡器，音波式振荡器和共鸣式振荡器。反馈式振荡器可进一步分为正反馈式射流振荡器和负反馈式射流振荡器，正反馈式振荡器是将输出射流的部分流体引入到输入射流同侧控制口达到控制射流的作用，负反馈式振荡器是将流体引入到异侧控制口。本发明是一种正反馈式射流振荡器。

由于射流振荡器结构简单、体积小、工作稳定，在流体领域应用广泛。例如：射流振荡器常应用于流体振动流量计，这种流体振动流量计利用了射流振荡器内流体振动频率只与流速有关的规律，用于测量流体流量。射流振荡器也可用于气波制冷机，将射流振荡器的脉冲射流输出到接受管中，在管内产生冲击波，使得管内气体压力和温度升高，高温气体通过翅片将热量传出，使得射流本身温度大大降低，达到制冷效果。射流振荡器也可用于流体控制，利用射流振荡器产生的扫略射流或非定常脉冲射流破坏边界层，使得主流提前转捩，达到控制分离的效果。

关于射流振荡器的第一篇专利是Warren在1962年发表的“Negative FeedbackOscillator”，由于射流振荡器和很多领域都有良好的结合性，此后关于射流振荡器的专利层出不穷。在射流振荡器输入流体压力高于临界压力的条件下，一旦输入的流体在射流振荡器振荡腔内加速到超声速，形成一系列强烈的膨胀、压缩过程，这股超声速流体在振荡腔内不能附壁和形成压力的反馈，从而不能产生超声速的振荡射流。所以现阶段的所有关于射流振荡器的专利产生的均为亚音速脉冲射流。而在流体控制方面，能量更高的脉冲射流意味着达到更好的控制效果，因此可产生超音速脉冲射流的射流振荡器已成为流体控制领域的迫切需求。本发明所提供的超音速射流振荡器，可产生稳定的超音速振荡射流，能够满足航空航天、流体控制等领域的应用和研究需求。

发明内容

本发明设计了一种结构新颖、特殊的射流振荡器，可以提供超音速振荡射流。

一种超音速射流振荡器，包括射流入口段、振荡腔、分流劈、两个附壁面、两个反馈通道、两个射流出口段，所述反馈通道包括反馈通道入口、反馈通道出口，所述反馈通道入口与射流出口段之间连通有拉瓦尔喷管结构，所述拉瓦尔喷管结构自其入口逐渐收缩至一个窄喉，窄喉之后逐渐扩张至射流出口段。

进一步的，所述分流劈前半段为等腰三角形，后半段为长方形，前半段和附壁面共同组成附壁面处流道，后半段置于滑槽内，且能够沿着分流劈的中轴线在滑槽内移动，通过在滑槽内移动该分流劈，可以改变振荡腔的面积从而改变振荡频率。

进一步的，所述分流劈的尖劈为锐角，使射流切换流动方向更加灵敏。

进一步的，所述分流劈的尖劈顶点与射流入口段末端形成等腰三角形，使得附壁面处流道宽度大于射流入口段末端，形成流通面积扩张的亚音速射流振荡区，且在其内始终保持流体的亚音速流动状态，为射流在拉瓦尔喷管结构由亚音速发展为超音速创造条件，同时避免射流在振荡腔内发展为超音速状态而不振荡。

进一步的，所述反馈通道出口的流道方向与射流入口段的流道方向垂直，使得反馈流体对主射流控制效果最佳。