[发明专利]用于引射器的喷管、引射单元及空气引射器有效

专利信息
申请号: 202011423459.4 申请日: 2020-12-08
公开(公告)号: CN112461493B 公开(公告)日: 2022-08-23
发明(设计)人: 郭孝国;马继魁;陈培 申请(专利权)人: 中国航天空气动力技术研究院
主分类号: G01M9/04 分类号: G01M9/04
代理公司: 北京思创大成知识产权代理有限公司 11614 代理人: 高爽
地址: 100074 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 用于 引射器 喷管 单元 空气
【说明书】:

发明公开了一种用于引射器的喷管、引射单元及空气引射器,喷管呈喇叭状,包括大径端和小径端;在喷管的管壁中,沿喷管的周向设有环形气流驻室,环形气流驻室的朝向小径端的一侧设有开口,开口延伸至小径端的端面上;在喷管的大径端,沿喷管的周向设有多个进气口,每个进气口通过一个设置于喷管管壁中的进气通道连接于环形气流驻室。本发明能够提高引射气流与被引射气流的接触面积,减少压力损失,提高混合效率及增压比。

技术领域

本发明属于风洞技术领域,更具体地,涉及一种用于引射器的喷管、引射单元及空气引射器。

背景技术

现有风洞技术中,引射器的结构主要有用三种:中心引射器、环形引射器和多喷管引射器。

图1A是中心引射器的混合室入口截面图,在引射管7的管道中心安装一个引射喷管8,引射气流由引射喷管8沿引射管7的轴线方向喷入混合室,被引射气流由引射喷管8周围流入混合室;这样的布置使得引射管7管壁附近为低速被引射气流,摩擦损失较小,但是气流混合不均,想要达到气流充分混合,所需要的混合室较长。采用这种引射方案的超声速引射器具有尺寸大,效率低和噪声高等缺点,除了专门设备和做对比试验研究,在建的风洞中已很少使用。

图1B是环形引射器的混合室入口截面图,在引射管7的管道内壁安装一个环形喷管9,引射气流由环形喷管9沿引射管7内壁喷入混合室四周,被引射气流在引射管7中间;其特点是高压高速引射气流沿四周壁面喷出,混合室长度方向上的摩擦损失较大,且由于环形喷管9的缝隙很小,喷流及其产生的激波尺度也很小,易于衰减,产生的噪声升压级相对较小,其产生的激波结构趋于二维,两股气流的掺混过程缓慢,虽然能够缩短混合室长度,但是喷出的引射气流受管道固壁限制,摩擦损失大。早其建造的高超声速风洞仍然在广泛使用这种引射器。

图1C是多喷管引射器的混合室入口截面图,在引射管7的管道中安装多个小喷管10,在混合室入口均匀布置多个较小的超声速引射小喷管10,高压引射流通过这些小喷管10形成多股超声速引射气流喷入混合室,同时,被引射气流通过小喷管10间的间隙流入混合室。由于引射气流与被引射气流的横向特征尺寸减小,气流混合面积增加,气流达到充分混合所需要的混合室长度可以大大减小,混合室出口气流更加均匀,因而摩擦和混合不均所带来的损失也大大降低。多喷管引射器由于其独特的优点,得到了越来越广泛的应用,现代设计的风洞,大都采用多喷嘴引射方式,但是该种类型的引射器,引射喷管和被引射气流通道的结构复杂,设计、加工难度大,并且,多个引射喷管安放在被引射气流通道中,会对被引射气流造成较大的能量损失。另外,研究表明,多喷管引射器如果设计不当,多喷管出口的超声速引射气流会相互撞击,加剧了压力损失。

除上述三种引射器之外,现有技术中还有一种差分引射器,是一种理论上的无穷多级引射器,这种引射器的应用模型,采用周边布局喷管的方法,以获得较高的增压比,但是数据表明,这种引射器结构,只有在小口径下,引射器管道内的喷射气流才能实现与引射气流的有效混合,而且,为实现不同Ma数的喷管射流,需要沿引射管轴向设置几十个喷管,其结构复杂,加工难度大,差分引射器难以在大口径风洞普及应用。

因此期待研发一种用于引射器的喷管、引射单元及空气引射器,提高引射气流与被引射气流的接触面积、提高混合效率,减少压力损失,并简化结构,降低降低加工难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于引射器的喷管、引射单元及空气引射器,提高引射气流与被引射气流的接触面积,减少压力损失,提高混合效率及增压比。

为了实现上述目的,本发明提供一种用于引射器的喷管,所述喷管呈喇叭状,包括大径端和小径端;

在所述喷管的管壁中,沿所述喷管的周向设有环形气流驻室,所述环形气流驻室的朝向所述小径端的一侧设有开口,所述开口延伸至所述小径端的端面上;

在所述喷管的大径端,沿所述喷管的周向设有多个进气口,每个所述进气口通过一个设置于所述喷管管壁中的进气通道连接于所述环形气流驻室。

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