CN106513188A - 一种变截面扁平孔喷嘴 - Google Patents

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张群
黎超超
李逸飞
寇睿
李承钰
宋亚恒
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/06—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in annular, tubular or hollow conical form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants

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Abstract

本发明提供了一种变截面扁平孔喷嘴，喷嘴出口位置为四周环形分布，出口截面宽度发生变化，其中出口宽度最大值位置和最小值位置均为对位分布，出口截面最大位置与最小位置之间的出口截面为弧形过度。与现有技术相比较，采用出口截面变化的扁平孔喷嘴设计，优点在于：喷雾液体经过变截面出口，液体流量和速度发生变化，合理的设计出口截面变化，能够使喷雾液体在喷射物体表面形成均匀厚度的液膜，在喷雾液体质量一定的条件下，能够形成更为宽广的液膜，覆盖于目标表面，这样既能减少能源消耗，又能达到理想的红外隐身效果。

Description

一种变截面扁平孔喷嘴
技术领域
本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种雾化喷嘴设计。
背景技术
燃气涡轮发动机被人类广泛的了解并使用在电力发电和交通工具(例如飞行器)的推进上。典型的燃气涡轮发动机包括压气部分、燃烧部分以及涡轮部分，该涡轮部分利用进入发动机的初始气流产生动力或推进交通工具。燃气涡轮发动机典型性地安装在机盖内，如发动机舱内。外函道空气流流过机盖和发动机之间的函道，并存在于发动机的一个出口处。对于燃气涡轮发动机的隐身手段有多种方案，其中一种途径为在物体表面喷洒水雾，这种途径是有效降低红外辐射强度的途径，利用细水雾粒子的吸收、散射、水膜覆盖作用，可以有效衰减红外辐射强度。从原理来说，细水雾采用水作为遮蔽和冷却介质，在细水雾喷洒时，温度和发射率与水面背景相同；水雾的汽化和水雾落在目标表面形成的水膜流动能吸收目标的热量，可以减小目标与背景的温差；电磁波在水雾中的吸收、散射作用可以极大地衰减对外发射的信号，多种效能综合使得目标与背景之间的红外对比度减小，从而达到红外隐身的目的。因此，细水雾及水膜作为红外隐身技术中一种既经济又高效的红外隐身手段，正逐渐受到高度重视。
一般来说，水雾总水量是其影响红外遮蔽效果的主要原因，水量越大，红外遮蔽效果越好。但水雾浓度过大，相互之间更容易结合，颗粒越大，红外隐身效果反而会有所下降；同时，大颗粒雾滴更容易掉落，进一步降低红外隐身效果。另一方面，水膜厚度越大，红外辐射遮蔽效果越好；但是当水膜厚度达到一定值后，继续增加水膜厚度，对红外辐射的遮蔽效果变化不明显。可见，在工程实际中，应该对于喷水系统进行合理的总体设计与布局，从而能够形成合适的水雾浓度及水膜厚度，并相应扩大水膜及水雾的遮盖面积，这样既能减少能源消耗，又能达到理想的红外隐身效果。
对于一般的扁平孔喷嘴，在物体表面喷射水雾，形成的壁面水膜会存在厚度不均匀现象，从而导致隐身效果变差。针对于壁面水膜的形成过程，需要对现有的扇形喷嘴进行改进设计，进而让其隐身性能得到提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种变截面扁平孔喷嘴。本技术采用出口截面变化的扁平孔喷嘴设计，喷嘴出口截面为变化不均匀分布，能够提高喷嘴的雾化性能，让其在喷射物体表面形成均匀厚度的液膜，提高目标物体的隐身性能，对于燃气涡轮发动机，隐身性能的提高极为重要，而此喷嘴能够有效提高其隐身性能。
技术方案
本发明的目的在于提供一种变截面扁平孔喷嘴。
本发明技术方案如下：
一种变截面扁平孔喷嘴，包括喷嘴外壁面、喷嘴帽罩、出口截面分布。
所述喷嘴外壁面，其特征在于：外壁面处于喷嘴的最外侧位置，扇形喷嘴外壁面直径为10mm-40mm，壁面厚度为5mm-15mm。
所述喷嘴帽罩，其特征在于：喷嘴帽罩处于扇形喷嘴的最顶端位置，喷嘴帽罩直径为30mm-70mm，帽罩厚度为10mm-20mm。
所述出口截面分布，其特征在于：出口位置为四周环形分布，出口截面宽度发生变化，其中出口宽度最大值位置和最小值位置均为对位分布，出口截面最大位置与最小位置之间的出口截面为弧形过度，出口宽度最大值范围为10mm-30mm，出口宽度最小值范围为5mm-15mm。
本发明具有以下有益效果：
该发明采用出口截面变化的扁平孔喷嘴设计，喷嘴出口截面为变化不均匀分布，较现有技术，优点在于：喷雾液体经过变截面出口，液体流量和速度发生变化，合理的设计出口截面变化，能够使喷雾液体能够在喷射物体表面形成均匀厚度的液膜，在喷雾液体质量一定的条件下，能够形成更为广阔的液膜，覆盖在目标表面，从而能够有效提高物体的隐身性能。对于燃气涡轮发动机，隐身性能的提高极为重要，而此喷嘴能够有效提高其隐身性能。
附图说明
图1：变截面扁平孔喷嘴三维示意图
图2：变截面扁平孔喷嘴俯视图
图3：变截面扁平孔喷嘴正视图
图4：变截面扁平孔喷嘴剖面示意图
图1中：1-喷嘴帽罩2-a-b出口最小截面位置3-外壁面4-c-d出口最大截面位置
图3中：A-A为扇形喷嘴剖面位置
图4中：1-喷嘴帽罩2-外壁面E1、E2-液体进口流动位置F1、F2-液体出口位置流出位置
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1、图2、图3、图4，本发明提供一种变截面扁平孔喷嘴，此扇形喷嘴出口截面为不均匀变化出口。图1为变截面扁平孔喷嘴三维示意图，图2为变截面扁平孔喷嘴俯视图，图3为变截面扁平孔喷嘴正视图，图4为变截面扁平孔喷嘴剖面示意图。
该发明喷嘴出口截面为变截面分布，喷雾液体由图4中的E1和E2进入扁平孔喷嘴，在内部高压力作用下，由图4中的F1和F2环形截面喷出，此环形截面为不均匀变化的截面出口，不同截面的喷射出的喷雾液体质量流量不同，液体的喷射速度也发生变化。喷雾液体喷射至物体表面，部分喷雾液体发生飞溅，部分液体会顺着物体表面展开，形成液膜，覆盖于物体表面。利用喷雾粒子的吸收、散射、水膜覆盖作用，可以有效衰减红外辐射强度。从原理来说，喷雾采用液体作为遮蔽和冷却介质，在液体喷洒时，温度和发射率与液体面背景相同；喷雾液体的汽化和喷雾液体落在目标表面形成的液膜流动能吸收目标的热量，可以减小目标与背景的温差；电磁波在喷雾液体中的吸收、散射作用可以极大地衰减对外发射的信号，多种效能综合使得目标与背景之间的红外对比度减小，从而达到红外隐身的目的。此喷嘴为变截面的出口设计，能够让喷雾液体在物体表面形成均匀厚度的液膜，且在一定的喷雾液体的情况下，液膜覆盖面积增大，这样既能减少能源消耗，又能达到理想的红外隐身效果。

Claims (4)

1.一种变截面扁平孔喷嘴，包括喷嘴外壁面、喷嘴帽罩、出口截面分布。
2.根据权利要求1所述喷嘴外壁面，其特征在于：外壁面处于喷嘴的最外侧位置，扇形喷嘴外壁面直径为10mm-40mm，壁面厚度为5mm-15mm。
3.根据权利要求1或2所述喷嘴帽罩，其特征在于：喷嘴帽罩处于扇形喷嘴的最顶端位置，喷嘴帽罩直径为30mm-70mm，帽罩厚度为10mm-20mm。
4.根据权利要求1至3所述出口截面分布，其特征在于：出口位置为四周环形分布，出口截面宽度发生变化，其中出口宽度最大值位置和最小值位置均为对位分布，出口截面最大位置与最小位置之间的出口截面为弧形过度，出口宽度最大值范围为10mm-30mm，出口宽度最小值范围为5mm-15mm。
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