[发明专利]射流式波瓣喷嘴及方法

说明书

本发明涉及一种射流式波瓣型喷嘴及方法，属于流体力学技术领域。该喷嘴主要由矩形转圆形风道、圆形转波瓣型风道及内部导流装置三部分构成。其与常规喷嘴结构的不同之处在于射流式波瓣喷嘴工作过程为离心风机吹出风后，经由矩形转圆形风道，使气流稳定聚集、更加集中，避免气流逆压力梯度流动，降低流动阻力，减少出口流动损失；喷嘴出口部分为圆形转波瓣形风道，由于截面积渐缩，再加之由于内置导流装置原因使得气流速度增加，静压降低，可以在波瓣截面段引射一部分外壁面的静止的气体，从而在相同工作条件下增大风机流量。

技术领域

本发明涉及一种射流式波瓣喷嘴及方法，属于流体力学技术领域。

背景技术

在水利、航空、能源、石油化工等行业，喷嘴的应用无处不在，例如在航空业中发动机热端部件高效冷却和进气道进口部件热气防冰结构设计要利用射流冲击来加大局部换热的强度，强化换热效果；在水利行业常利用射流喷嘴进行海底挖沟作业，射流的冲蚀能力及冲击域大小直接影响挖沟效果和经济效益。射流的卷吸、掺混效应在工程中应用十分广泛，比如脉冲袋式除尘器的反吹清灰过程，射流燃烧器内燃料的供应与混合，污水排海、排江后的输移扩散等。

常见的喷嘴包括圆形、椭圆形、正方形、十字形、三角形等其他形状的射流喷嘴，但其喷射能力与卷吸、掺混强度均不理想，为了解决喷射能力弱与卷吸效果不理想的问题，本发明提出一种射流式波瓣喷嘴，增强喷射能力、提高喷嘴卷吸与掺混强度。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述现有技术的不足，设计一种增强喷射能力、提高喷嘴卷吸与掺混强度、可组织气流合理流动以及稳定核心速度分布的波瓣喷嘴及方法。

一种射流式波瓣喷嘴，其特征在于：该射流式波瓣喷嘴的结构从入口向出口方向依次包括矩形转圆形风道、圆形转波瓣型风道；其中矩形转圆形风道的矩形端连接风机出口，矩形转圆形风道的圆形端与圆形转波瓣型风道的圆形端通过相切平滑过渡方式连接。喷嘴内部加设导流装置用以引导流体平稳出流。

所述的射流式波瓣喷嘴，其特征在于：喷嘴由矩形转圆风道、圆形转波瓣形风道及内部导流装置组成，各部分之间平滑密封连接。这样布置使得气流在离开离心风机的矩形截面出口时不被分散，气流更加集中、速度分布更为均匀；在矩形转圆形风道中可以使风机径向出来有一定速度的气流，避免气流逆压力梯度流动，降低流动阻力，减少出口流动损失；圆形转波瓣型风道部分由于截面积渐缩，再加之由于内置导流装置原因使得气流速度增加，静压降低，可以在圆形转波瓣型风道段引射一部分外壁面的静止的气体，从而在相同工作条件下增大风机流量。

所述的射流式波瓣喷嘴，其特征在于：喷嘴内部导流装置前端采用子弹头型，用以减少装置对风机来流流体的阻碍作用，从而减少流体的压损；后端的截面形状与圆形转波瓣型风道对应，逐渐由圆形向波瓣型变化，内部导流装置后端的波瓣形结构个数与圆形转波瓣型风道的波瓣形结构个数相等，且其与圆形转波瓣型风道之间的气体通流截面积处处相等。这样设计的主要目的是为了使气体能稳定集中地从增强卷吸、喷射能力的高效区域流出。

所述的射流式波瓣喷嘴，其特征在于：波瓣形状截面的每个波瓣的高度与最宽处长度的比列为1-1.5。这样设计的主要目的是提高喷嘴的卷吸掺混能力、使喷出气流有更长的无粘核心区，同时可以让离心式风机在相同工作条件下增大风机流量。

所述的射流式波瓣喷嘴，其特征在于：喷嘴出口段由于圆形转为波瓣形流道，其截面形状逐渐也由圆形逐渐向波瓣形状变化，但圆形截面的面积与波瓣形截面相等；每个波瓣中心线与相邻的波瓣中心线夹角相等。这样设计的主要作用在于风道渐缩部分可以使得流体速度增加，静压降低，可以在外壁面引射一部分静止的气体。

所述的射流式波瓣喷嘴，其特征在于：喷嘴出口部分由于截面积渐缩，再加之由于内置导流装置原因使得气流速度增加，静压降低，可以在波瓣截面段引射一部分外壁面的静止的气体，从而在相同工作条件下增大风机流量。

附图说明