CN103133430A - 高效开槽多喷嘴增强混合引射器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效开槽多喷嘴增强混合引射器，其特征在于：该装置包括引射进气主管、引射进气分流管、集气室、引射喷嘴进气管、后整流板、前整流板、引射喷嘴、引射喷嘴的平直开槽段、被引射气流进气管、混合室、扩压器。该装置具有引射效率高、能耗较小、长度较小、噪声较低、制作难度较低、可用高温和腐蚀气体等特点。
Description
技术领域
本发明涉及引射器技术，具体地讲是一种可增强混合并提高引射效率的引射器。
背景技术
目前，常规环状缝隙式或单喷管中心引射式引射器的引射气流与被引射气流的接触面积小，不利于两股气流的混合，从而引起混合室长度加大、摩擦损失较大、以及引射效率较低等问题，环状缝隙式引射器的加工制造难度较大。另外常规引射器因气流压力、速度等参数相差较大两股气流突然接触会引起一定的总压损失。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术问题，提供一种可增强混合并提高引射效率的引射器。
实现本发明的技术方案是：一种高效开槽多喷嘴增强混合引射器，该装置包括如下部分：
1）引射进气主管道：该主管道引入在引射器中起驱动作用的主动气流；
2）引射进气分流管道：分流管道将引射进气主管道的气流分流并对称引入集气室；
3）集气室：集气室稳定气流并为引射喷嘴供气；
4）引射喷嘴进气管道：喷嘴进气管道从集气室引气为引射喷嘴供气；
5）后整流板：后整流板位于引射喷嘴进气管道的下游并紧挨进气管道，起整流和支撑作用；
6）前整流板：前整流板位于引射喷嘴进气管道的上游并紧挨进气管道，起整流和支撑作用；
7）引射喷嘴：引射喷嘴为超声速拉法尔喷嘴，安装在引射进气管道出口处，产生超声速引射驱动气流；
8）被引射气流进气管道：被引射气流进气管道引入被引射气流；
9）混合室：混合室位于引射喷嘴下游，引射气流和被引射气流在混合室中互相参混；
10）扩压器：扩压器位于混合室下游，其流通面积逐渐增大，混合后的气流在扩压器中减速并增压；
11）平直开槽段：该段位于拉法尔喷管出口，是一沿周向开槽的具有一定厚度的圆柱面，起到增强混合的作用。
其组成部分7）所述引射喷嘴是多个分内外两层且沿周向均匀布置的超声速喷嘴。
所述引射喷嘴是在传统的拉法尔喷嘴出口连接一个沿周向开槽的具有一定厚度的圆柱面，引射气流和被引射气流通过圆柱面的开槽部分逐渐相互接触。
所述引射喷嘴的平直开槽段的开槽形状为矩形槽。
所述引射喷嘴的平直开槽段的开槽间隔沿周向均匀分布。
本发明的有益效果是：
1、用于引射器设计，可提高引射效率，降低能耗；
2、用于引射器设计，可以减小尺寸，降低引射器制造难度；
3、本装置可以减少引射器的排气噪声；
4、本装置可以承受较大的气流冲击；
5、本装置可以用于被引射气流含腐蚀和杂质的环境；
6、本装置可以用于被引射气流为高温气流的情况。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为引射喷嘴排列示意图；
图3为引射喷嘴开槽示意图；
图4为引射喷嘴开槽角度示意图。
图中标号：1—引射进气主管，2—引射进气分流管，3—集气室，4—引射喷嘴进气管，5—后整流板，6—前整流板，7—引射喷嘴，8—被引射气流进气管，9—混合室，10—扩压器，11—引射气流，12—被引射气流，13—混合后气流，14—平直开槽段， 16—未开槽部分扇面角度，17—开槽部分扇面角度。
具体实施方式
如图1所示，一种高效开槽多喷嘴增强混合引射器，该装置包括如下部分：
1）引射进气主管道1：该主管道引入在引射器中起驱动作用的主动气流；
2）引射进气分流管道2：分流管道将引射进气主管道1的气流分流并对称引入集气室3；
3）集气室3：集气室3稳定气流并为引射喷嘴7供气；
4）引射喷嘴进气管道4：喷嘴进气管道4从集气室3引气为引射喷嘴7供气；
5）后整流板5：后整流板5位于引射喷嘴进气管道4的下游并紧挨进气管道，起整流和支撑作用；
6）前整流板6：前整流板6位于引射喷嘴进气管道4的上游并紧挨进气管道，起整流和支撑作用；
7）引射喷嘴7：引射喷嘴7为超声速拉法尔喷嘴，安装在引射进气管道出口处，产生超声速引射驱动气流；
8）被引射气流进气管道8：被引射气流进气管道8引入被引射气流12；
9）混合室9：混合室9位于引射喷嘴7下游，引射气流11和被引射气流12在混合室9中互相参混；
10）扩压器10：扩压器10位于混合室9下游，其流通面积逐渐增大，混合后的气流在扩压器10中减速并增压；
11）平直开槽段14：该段位于拉法尔喷管出口，是一沿周向开槽的具有一定厚度的圆柱面，起到增强混合的作用。
如图2、图3和图4所示，其组成部分7）所述引射喷嘴7是多个分内外两层且沿周向均匀布置的超声速喷嘴，在传统的拉法尔喷嘴出口连接一个沿周向开槽的具有一定厚度的圆柱面，引射气流11和被引射气流12通过圆柱面的开槽部分逐渐相互接触。所述引射喷嘴7的平直开槽段14的开槽形状为矩形槽，其开槽间隔沿周向均匀分布。保证一定的未开槽部分扇面角度16和开槽部分扇面角度17。
基于开槽喷嘴的多喷嘴引射器在具体应用中需要针对主、被动气流的化学成分、流量、温度、压力以及需要的增压比等参数进行计算、优化、并最终给出引射器的几何尺寸和参数，并在此基础上开展结构设计。具体实施步骤如下：
1）确定设计点和引射器类型:通常将要求最高的最大增压比作为设计点，按混合方式可将引射器划分为等面积引射器和等压引射器，前者适合于具有较小增压比的情况，后者更适合于有较大增压比的场合，两类引射器的计算理论已经比较成熟；
2）确定引射气流的参数：根据引射气源的条件确定引射马赫数，较大的引射马赫数有利于提高引射效率，但要求具有较高的引射气源压力，同时因射马赫数还受气流膨胀降温后气体冷凝边界的限制，视情况不同，空气引射器的引射马赫数为1～6；
3）确定开槽参数：开槽参数包括开槽长度、壁厚、开闭比和开槽数量，开槽参数主要根据经验公式计算，可用CFD进行检查；
4）确定被引射气流参数：被引射气流的成分和物性参数已经确定，需要确定的是被引射气流进入引射器的速度；等面积引射器要求具有较高的来流速度，等压引射器则要求尽可能低的来流速度；视情况不同，被引射气流马赫数范围大致为0.1～0.6；
5）确定喷嘴数量：喷嘴越多混合越快，混合室长度大致与喷嘴数量的平方根成反比；常用的喷嘴数位7～24；
6）确定喷嘴分布：管道横截面积允许时，尽量分两圈布置喷嘴，喷嘴应使每个喷嘴对应的横截面积基本相等，两圈喷嘴的垂直于被引射气流的进气管应在纵向拉开距离，以减少局部阻塞度的最大值；
7）非设计点计算：气动设计完成后要求计算引射器在非设计点的工作情况。检查是否满足使用要求，不满足时须修改设计参数重新设计；
8）引射进气主管道1内部构件的结构设计：主动气流与引射气流在喷嘴处混合将产生强烈振动，前整流板6和后整流板5与引射喷嘴7、引射进气主管道1的连接方式以及厚度的选择应确保在设计寿命期内不发生疲劳裂纹。
9）引射喷嘴进气管4的结构设计：通常为了保证进入喷嘴的气流较均匀，喷嘴进气管道4较长，导致管道的振动剧烈，需根据振动情况在管道间设置支撑，增加管道的连接刚度。
Claims (5)
1.高效开槽多喷嘴增强混合引射器，其特征在于：该装置包括如下部分：
1）引射进气主管道：该主管道引入在引射器中起驱动作用的主动气流；
2）引射进气分流管道：分流管道将引射进气主管道的气流分流并对称引入集气室；
3）集气室：集气室稳定气流并为引射喷嘴供气；
4）引射喷嘴进气管道：喷嘴进气管道从集气室引气为引射喷嘴供气；
5）后整流板：后整流板位于引射喷嘴进气管道的下游并紧挨进气管道，起整流和支撑作用；
6）前整流板：前整流板位于引射喷嘴进气管道的上游并紧挨进气管道，起整流和支撑作用；
7）引射喷嘴：引射喷嘴为超声速拉法尔喷嘴，安装在引射进气管道出口处，产生超声速引射驱动气流；
8）被引射气流进气管道：被引射气流进气管道引入被引射气流；
9）混合室：混合室位于引射喷嘴下游，引射气流和被引射气流在混合室中互相参混；
10）扩压器：扩压器位于混合室下游，其流通面积逐渐增大，混合后的气流在扩压器中减速并增压；
11）平直开槽段：该段位于拉法尔喷管出口，是一沿周向开槽的具有一定厚度的圆柱面，起到增强混合的作用。
2.根据权利要求1所述高效开槽多喷嘴增强混合引射器，其特征在于：其组成部分7）所述引射喷嘴是多个分内外两层且沿周向均匀布置的超声速喷嘴。
3.根据权利要求1所述高效开槽多喷嘴增强混合引射器，其特征在于：其组成部分7）所述引射喷嘴是在传统的拉法尔喷嘴出口连接一个沿周向开槽的具有一定厚度的圆柱面，引射气流和被引射气流通过圆柱面的开槽部分逐渐相互接触。
4.根据权利要求1所述高效开槽多喷嘴增强混合引射器，其特征在于：其组成部分7）所述引射喷嘴的平直开槽段的开槽形状为矩形槽。
5.根据权利要求1所述高效开槽多喷嘴增强混合引射器，其特征在于：其组成部分7）所述引射喷嘴的平直开槽段的开槽间隔沿周向均匀分布。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160518 Termination date: 20161228 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |