CN104841297A - 一种产生混合射流的方法及其引流结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产生混合射流的方法及其引流结构，所述结构包括A介质导流件和B介质导流件和汇流弧面；A介质导流件和B介质导流件的射流轴线与汇流弧面相切；在汇流弧面的末端设置有射流端，从射流端到A介质导流件射流口弧面总长度为l，从射流端到B介质导流件射流口的弧面总长度为L，其中L大于l；方法包括：A介质导流件的射流方向沿汇流弧面运动的方向与洗消液喷口沿汇流弧面运动的方向相，洗消液在高速气流带动下，沿优化后形面喷出，形成薄层水幕或幕状水滴，同时通过调整气液的混合比例可以达到不同的洗消效果，泛用度比较高。

Description

一种产生混合射流的方法及其引流结构

技术领域

本发明涉及一种产生混合射流的方法及其引流结构，属于洗消设备领域。

背景技术

依据最新的《全军后勤科学技术研究指南（2014-2017年）》有关要求，设计一种符合在遭遇生物、化学或核武器袭击，或在相关意外突发事件时卫勤保障的重大需求，尤其符合在野战缺水、坑道作业、舰艇（特别是潜艇）长期远航执行任务等情况下遭遇生化及核武器袭击或意外时的节约型高效洗消需求的洗消设备，是长期以来我军各级首长关注的重大卫勤保障问题之一；

目前常规的三防洗消采用水枪和喷雾器喷射开花射流或雾状水,存在洗消速度慢、洗消不彻底、耗水量大、所需洗消剂多等问题。直特别是流水枪和开花水枪, 不仅耗水量大,而且易造成污水漫流, 形成二次污染，导致很多情况下需要对污染现场进行洗消。洗消车对处置这种情况颇为有效，但其储水量有限，污染现场又常常缺乏清洁水源，所以节水和高效的洗消技术和设备便成为这种情势下的关键技术之一，对于完善和恢复战斗力将起到举足轻重的作用；

因此，节水且高效的洗消技术在这种情势下显得尤为重要和必要。多年来，我国科研人员不断尝试根据实际需求进行新的设计。例如，引入三维激光多普勒测速计和自适应相位多普勒速度计等先进测量设备，对水雾或水滴直径和速率进行测量，分析影响喷头喷淋效果的主要因素，对现有喷淋设备（特别是喷头）的改进起到了重要作用，但仍存在耗水量大、洗消速度慢、洗消不彻底等问题；

根据新的理论和技术研制新型野战洗消喷淋装置，最大限度实现节水和高效的有机结合，大幅提升洗消效能，是野战洗消研究领域的一个热点和难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中洗消喷头耗水量大、洗消速度慢、洗消不彻底等技术问题，提供一种喷射速度高、喷射范围准、喷射面积可调、射流温度恰当、喷射形式有利的新型洗消喷头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种产生混合射流的方法，包括如下步骤：首先将气体介质流体和液体介质流体分别以两个不同的初速度射出；

随后，使射出的气体介质流体和液体介质流体汇流和混合；

之后，让汇流和混合的气体介质流体和液体介质流体作弧形的离心运动；

通过离心运动使得液体介质流体和气体介质流体因为比重不同而发生分离，气体介质流体比重较低，在液体介质流体表面移动，气体介质流体将动量传递给液体介质流体；

最后，分离后的液体介质流体在气体介质流体驱动下，产生薄面状的混合射流。

作为本发明的进一步创新，将气体介质流体和液体介质流体中的气体介质流体流速调节到0，产生纯液体的射流。

作为本发明的进一步创新，将气体介质流体和液体介质流体中的液体介质流体初流速调节到0，产生纯气体的射流。

作为本发明的进一步创新，调节液体介质流体的流量为气体介质流体流速的两倍以上，产生以液体介质为主，主要进行清洗的混合射流。

作为本发明的进一步创新，调节气体介质流体的流量为所有液体介质流体流速的两倍以上，产生以气体介质为主的混合射流。

一种产生混合射流的引流结构，包括气体介质导流件、液体介质导流件和汇流弧面；

所述气体介质导流件和液体介质导流件的射流轴线分别与汇流弧面相切；

在所述汇流弧面的末端设置有射流端，所述气体介质导流件和液体介质导流件均包括一个射流口，所述气体介质导流件和液体介质导流件的射流口均位于汇流弧面的延伸面上；

所述A介质导流件的射流方向沿汇流弧面运动的方向与洗消液喷口沿汇流弧面运动的方向相同，均为从延伸面到射流端。

作为本发明的进一步创新，所述气体介质导流件包括一个导流弧面A，所述导流弧面A的其中一个端部的切线与气体介质导流件射流口处汇流弧面的切线共线。

作为本发明的进一步创新，所述液体介质导流件包括一个导流弧面B，所述导流弧面B的其中一个端部的切线与液体介质导流件射流口处汇流弧面的切线共线。

作为本发明的进一步创新，所述气体介质导流件还包引导段A，所述引导段A包括两个引导面A，所述两个引导面A之间设置有间隙，所述其中一个引导面A与导流弧面A连续。

作为本发明的进一步创新，所述液体介质导流件还包引导段B，所述引导段包括两个引导面B，所述两个引导面B之间设置有间隙，所述其中一个引导面B与导流弧面B连续。

作为本发明的进一步创新，所述引导段A靠近导流弧面A的位置设置有渐缩段A，气体介质导流件内的气体流体经过渐缩段，流速提高。

作为本发明的进一步创新，所述引导段B靠近导流弧面B的位置设置有渐缩段B，液体介质导流件内的液体流体经过渐缩段，流速提高。

作为本发明的进一步创新，液体介质导流件射流口的口径小于气体介质导流件射流口的口径。

作为本发明的进一步创新，所述汇流弧面的弧度小于90°。

本发明的有益效果是：

1、洗消液在高速气流带动下，沿优化后形面喷出，形成薄层水幕或幕状水滴，同时通过调整气液的混合比例可以达到不同的洗消效果，泛用度比较高。

2、本发明中的弧形导流面，当高速气流带动消洗液在弧形导流面上运动时，由于液体的比重大约是气体的一千倍，在离心力的作用下，液体会紧贴弧面，而气体无法贴近弧面，但可将动量通过界面传递给液体。当高速气体带着液体离开弧面时，在一定的距离之内仍能保持二维“水幕刀”形态。以使消洗液以水幕刀形态或尽量呈片状水滴到达被消洗对象，从而保持冲击力，提高洗消效果。

3、不同于传统的水刀和气刀，本结构主要为一种水气比例可以灵活调节的幕状喷射结构，在水资源不足时，在降低水流量的情况下，通过高压气流的带动，依旧可以保持良好的清洁效果，在需要对脏物进行稀释时，也可以提高水量降低气压，实现清洁。

4、因为气流和液流本身的粘度原因，所以本结构中的A介质导流件和B介质导流件的喷口口径也根据前述粘度区别进行了优化，可以有效降低流体的浪费，优化流体的配比，提高使用效率。

5、本结构中的引导段可以对流体的流束进行约束，保证流体以一个薄面状态进行汇流，提高流体薄幕化的效率，提高洗消的效果。

6、本结构中两个介质导流件的先后性首先保证了是由高压气流吹向液流，使得液流在高压气流的带动下沿汇流弧面进行移动，如果交换两个流体源的位置，会导致液流被气流吹散；同时如果两个介质导流件的喷口位于相同轴线位置，两相流体扰动过于严重，会导致无法产生水幕，影响洗消效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是射流引流结构实施例1的示意图；

图2是射流引流结构实施例2的示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本结构为一种包括一个液体介质导流件和一个气体介质导流件射流引流结构，主要包括气流喷口、洗消液喷口和汇流弧面，汇流弧面的弧度为35°，弧长为L，半径为R，气流喷口（B介质导流件射流口）位于汇流弧面的其中一个端部，在汇流弧面上洗消液喷口（A介质导流件射流口），洗消液喷口与气流喷口之间的弧长为l；

气流喷口（B介质导流件射流口）的间隙宽度为D，洗消液喷口（A介质导流件射流口）的间隙宽度为d，其中D大于d；

其中气流喷口包括上表面和下表面，上表面通过一个弧面A与汇流弧面连接，下表面位于下表面的下部，当气流喷口的气体喷出时，气流沿汇流弧面表面进行引流并且沿汇流弧面运动；

洗消液喷口为弧形，包括上弧面和下弧面，其中下弧面通过一个弧面B与汇流弧面连接；

洗消液喷口的喷射轴线与汇流弧面相切，所述气流喷口的喷射轴线与汇流弧面相切，且气流喷口所喷射出的气流在汇流弧面的运动方向与洗消液喷口所喷出的洗消液的运动方向相同，即洗消液喷口的轴线和气流喷口的轴线均位于汇流弧面的渐开线上。

气流喷口喷出的气流沿汇流弧面加速运动，在运动到洗消液喷口时，气流与洗消液流这两个流体在洗消液喷口处发生流动剪切，使得洗消液破碎为多种尺寸的液滴，随后气体和洗消液体沿着半径为R的汇流弧面进行运动，由于液体的比重大约是气体的一千倍，在离心力的作用下，液体会紧贴弧面，而气体无法贴近弧面，但可将动量通过界面传递给液体。当高速气体带着液体离开弧面时，在一定的距离之内仍能保持二维“水幕刀”形态。

实施例2

如图2所示，本结构包括一个喷头主体，在喷头主体的尾部设置了两个平行的连接管，同时与两个连接管连接的分别为设置在喷头主体内部的气流介质导流管道以及液流介质导流管道，其中液流介质导流管道位于气流介质导流管道的上部，在气流介质导流管道以及液流介质导流管道的下部还设置有一个主体流道；

主体流道由两个弧形面C间隔而成，在两个弧形面C之间为主体导流通道，主体导流通道主要包括引流段和汇流段，其中气流介质导流管和液流介质导流管的出口位于引流段上，气流介质导流管和液流介质导流管所喷出的高压流体在汇流段汇流，其中汇流段的宽度远大于引流段；

液流介质导流管由两个弧形面A组成，两个弧形面A的之间间隙即为液流导流通道，液流导流通道包括引导段A，其中引导段A的宽度为d，与引导段A连接的为渐缩段A，渐缩段A的射流喷口A的宽度小于d，射流喷口A的轴线与主体流道引流段的弧面相切；

气流介质导流管由两个弧形面B组成，两个弧形面B的之间间隙即为气流导流通道，液流导流通道包括引导段B，其中引导段B的宽度为D，与引导段B连接的为渐缩段B，渐缩段B的射流喷口B的宽度小于d，射流喷口B的轴线与主体流道引流段的弧面相切；

在汇流段的其中一端设置有主喷口，其中射流喷口A到主喷口的弧长为l，射流喷口B到主喷口的弧长为L，为了保证气液的先后性，l小于L；

在使用时，如果气流、液流同时供给，气流在薄形的气流介质导流管内改变流态、变成薄面状，经由射流喷口B喷出，射流喷口B的方向与引流段弧面相切，所述经过射流喷口B所喷出的薄面状气流沿引流段移动，随后气流与经过射流喷口A所喷出的薄面液体相会，从而使得气流与液流这两个流体在汇流段的弧面上发生相切，使得液流破碎为多种尺寸的液滴，随后气流和液流沿着汇流段的弧面进行运动，由于液体的比重大约是气体的一千倍，在离心力的作用下，液流会紧贴弧面，而气流无法贴近弧面，但可将动量通过界面传递给液体；当高速气体带着液体离开弧面时，在一定的距离之内仍能保持二维“水幕刀”形态；通过高压高流速的薄面水幕刀给重力较大的液体一定的动能，使得液流在喷出后可以长生较好的洗消效果，同时高速的气流可以降低流体的初始压力和流量，节省液体资源；

同时在野外状态下，可以动态的调整两种流体的配比，实现不同的需求，当遇到水资源比较丰富、脏物的粘结性能较低、需要对脏物进行大量稀释这三种情况时，可以只对上部的液流介质导流管注入液体，液体还是可以以一定的薄面喷出，虽动能较差，但流量可以控制，在洗消完毕后，可以切换到纯气模式，进行吹干和去尘；在水资源不够充裕的情况下，可以增加气体的压力和流量，减小液体的使用，依旧可以保证良好的洗消效果。

实施例3

通过改变气体介质流体和液体介质流体驱动泵的工作负载，改变气体介质流体和液体介质流体的流速；

通过调节气体介质流体的流速为A，其中因为气流喷口的直径是恒定的，所以流量和流速之间成线性关系；

通过调节液体介质流体是流速为B，其中因为液流喷口的直径也是恒定的，所以流量和流速之间成线性关系；

此时调整A和B的混合关系可以获得不同状态的混合射流。

1、将A调整到A大于0，B调整到等于0，同时A要满足可以克服汇流弧面的表面沿程阻力，此时将获得纯气的薄面状气体流体，主要可以进行洗消后，表面灰尘、液体的吹散和待洗消物体表面的风干；

2、将A调整到A等于0，B调整到大于0，同时B要满足可以克服汇流弧面的表面沿程阻力，此时将获得纯液的薄面状液体流体，主要用于在水资源充足时，对洗消表面的一些液体进行稀释，或者对一些脏物进行冲刷；

3、在保证A和B都大于0的情况下，通过调整A和B，使得气体介质流体的流量为两倍的液体介质流体，此时获得以气体为主，液体为辅的混合流体，在水资源不够充裕的情况下，可以增加气体的压力和流量，减小液体的使用，依旧可以保证良好的洗消效果。

4、在保证A和B都大于0的情况下，通过调整A和B，使得液体介质流体的流量为两倍的气体介质流体，此时获得以液体为主，气体只作一定的驱动辅助，液体还是可以以一定的薄面喷出，虽动能较差，但流量可以控制。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (14)

1.一种产生混合射流的方法，其特征是：包括如下步骤：首先将气体介质流体和液体介质流体分别以两个不同的初速度射出；

随后，使射出的气体介质流体和液体介质流体汇流和混合；

之后，让汇流和混合的气体介质流体和液体介质流体作弧形的离心运动；

通过离心运动使得液体介质流体和气体介质流体因为比重不同而发生分离，气体介质流体比重较低，在液体介质流体表面移动，气体介质流体将动量传递给液体介质流体；

最后，分离后的液体介质流体在气体介质流体驱动下，产生薄面状的混合射流。

2.如权利要求1所述的一种产生混合射流的方法，其特征是：将气体介质流体和液体介质流体中的气体介质流体流速调节到0，产生纯液体的射流。

3.如权利要求1所述的一种产生混合射流的方法，其特征是：将气体介质流体和液体介质流体中的液体介质流体初流速调节到0，产生纯气体的射流。

4.如权利要求1所述的一种产生混合射流的方法，其特征是：调节液体介质流体的流量为气体介质流体流速的两倍以上，产生以液体介质为主，主要进行清洗的混合射流。

5.如权利要求1所述的一种产生混合射流的方法，其特征是：调节气体介质流体的流量为所有液体介质流体流速的两倍以上，产生以气体介质为主的混合射流。

6.一种产生混合射流的引流结构，其特征是：包括气体介质导流件、液体介质导流件和汇流弧面；

所述气体介质导流件和液体介质导流件的射流轴线分别与汇流弧面相切；

在所述汇流弧面的末端设置有射流端，所述气体介质导流件和液体介质导流件均包括一个射流口，所述气体介质导流件和液体介质导流件的射流口均位于汇流弧面的延伸面上；

所述A介质导流件的射流方向沿汇流弧面运动的方向与洗消液喷口沿汇流弧面运动的方向相同，均为从延伸面到射流端。

7.如权利要求6所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述气体介质导流件包括一个导流弧面A，所述导流弧面A的其中一个端部的切线与气体介质导流件射流口处汇流弧面的切线共线。

8.如权利要求6所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述液体介质导流件包括一个导流弧面B，所述导流弧面B的其中一个端部的切线与液体介质导流件射流口处汇流弧面的切线共线。

9.如权利要求7所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述气体介质导流件还包引导段A，所述引导段A包括两个引导面A，所述两个引导面A之间设置有间隙，所述其中一个引导面A与导流弧面A连续。

10.如权利要求8所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述液体介质导流件还包引导段B，所述引导段包括两个引导面B，所述两个引导面B之间设置有间隙，所述其中一个引导面B与导流弧面B连续。

11.如权利要求9所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述引导段A靠近导流弧面A的位置设置有渐缩段A，气体介质导流件内的气体流体经过渐缩段，流速提高。

12.如权利要求10所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述引导段B靠近导流弧面B的位置设置有渐缩段B，液体介质导流件内的液体流体经过渐缩段，流速提高。

13.如权利要6所述的一种混合射流引流结构，其特征是：液体介质导流件射流口的口径小于气体介质导流件射流口的口径。

14.如权利要求6所述的一种混合射流引流结构，其特征是：所述汇流弧面的弧度小于90°。