CN113123895B - 一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构，包括：尾喷管和降压单元，所述尾喷管包括外壁和隔热屏，所述隔热屏设置在所述外壁的内侧；所述降压单元由一个或一个以上的降压模块组成，所述降压模块为回型降压结构；所述加压单元设置在所述外壁和所述隔热屏之间，本发明主要利用在尾喷管的冷气腔内设置降压结构有效降低冷气的压力，从而起到在降低尾喷管对冷气的需求量的同时达到提高冷却效果的作用，还起到了提高隔热屏强度和可靠性的作用。

Description

一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构

技术领域

本发明涉及尾喷管冷却技术领域，具体而言，尤其涉及一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构。

背景技术

现有尾喷管的扩张段冷气与主流压差很大，冷气进口与主流进口压比为1.1，然而主流在经过喉部时压力快速降低，而冷气由于出口封闭，只能从小孔流入主流，冷气一直维持高压状态基本不变，因此导致扩张段冷气与主流压差很大，扩张段压差很大会导致冷气用量超过冷却需求，如果能使冷气与主流压比一直保持在1.1-1.2之间，那么冷气的用量是最经济节约的，并且扩张段压差较大，会使得大部分冷气被引射到扩张段，导致尾喷管前部分高温段冷却不足。

因此需要设计一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构。

发明内容

根据上述提出现有的尾喷管结构会导致尾喷管前端冷却不足的技术问题，而提供一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构。本发明主要利用在尾喷管的冷气腔内设置降压结构有效降低冷气的压力，从而起到降低尾喷管对冷气的需求量的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构，其特征在于，包括：尾喷管和降压单元，所述尾喷管包括外壁和隔热屏，所述隔热屏设置在所述外壁的内侧；所述降压单元由一个或一个以上的降压模块组成，所述降压模块为回型降压结构；所述加压单元设置在所述外壁和所述隔热屏之间。

进一步地，所述回型降压结构包括降压入口、降压空腔Ⅰ和降压空腔Ⅱ，所述降压入口与所述降压空腔Ⅰ的前端相连，所述降压入口的轴线与所述降压空腔Ⅰ的轴线相垂直；所述降压空腔Ⅰ的后端与所述降压空腔Ⅱ的前端相连，所述降压空腔Ⅰ的轴线与所述降压空腔Ⅱ的轴线相垂直，所述回型降压结构可串联多个所述降压空腔Ⅰ和所述降压空腔Ⅱ。

进一步地，所述降压入口、所述降压空腔Ⅰ和所述降压空腔Ⅱ所组成的降压腔体的腔壁由降压流道板组成，所述降压腔体的顶壁和底壁由固定薄板组成，所述降压腔体通过所述固定薄板与所述外壁和所述隔热屏相连。

进一步地，所述尾喷管包括扩张段、喉部、球壳收缩段和直筒段，所述扩张段、所述喉部、所述球壳收缩段和所述直筒段依次相连，所述隔热屏上设有冷气通道，所述冷气通道向所述尾喷管的主流出口方向倾斜。

进一步地，所述回型降压结构可沿所述降压空腔Ⅰ的轴向方向相互串联，和/或沿所述降压空腔Ⅱ的轴向方向相互串联。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构，在尾喷管的降压腔内设置降压结构有效降低冷气的压力，从而起到降低尾喷管对冷气的需求量的效果。

2、本发明提供的一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构，通过阵列的降压结构将外壁和隔热屏紧密的连接在一起，加强尾喷管结构强度的作用。

基于上述理由本发明可在尾喷管冷却技术等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构的降压模块示意图。

图2为本发明一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构的尾喷管示意图。

图3为本发明一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构的降压单元安装示意图。

图4为本发明一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构的降压单元进气示意图。

图5为本发明一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构的主流与冷气压比图。

图6为本发明一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构的降压模块尺寸图。

图中：1、降压入口；2、降压空腔Ⅰ；3、降压空腔Ⅱ；4、降压流道板；5、直筒段；6、球壳收缩段；7、喉部；8、扩张段；9、回型降压结构；10、固定薄板；11、外壁；12、隔热屏。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-6所示，本发明提供了一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构，包括：尾喷管和降压单元，所述尾喷管包括外壁11和隔热屏12，所述隔热屏12设置在所述外壁11的内侧；所述降压单元由一个或一个以上的降压模块组成，所述降压模块为回型降压结构9；所述加压单元设置在所述外壁11和所述隔热屏12之间；所述回型降压结构9包括降压入口1、降压空腔Ⅰ2和降压空腔Ⅱ3，所述降压入口1与所述降压空腔Ⅰ2的前端相连，所述降压入口1的轴线与所述降压空腔Ⅰ2的轴线相垂直；所述降压空腔Ⅰ2的后端与所述降压空腔Ⅱ3的前端相连，所述降压空腔Ⅰ2的轴线与所述降压空腔Ⅱ3的轴线相垂直，所述回型降压结构9可串联多个所述降压空腔Ⅰ2和所述降压空腔Ⅱ3；所述降压入口1、所述降压空腔Ⅰ2和所述降压空腔Ⅱ3所组成的降压腔体的腔壁由降压流道板4组成，所述降压腔体的顶壁和底壁由固定薄板10组成，所述降压腔体通过所述固定薄板10与所述外壁11和所述隔热屏12相连；所述尾喷管包括扩张段8、喉部7、球壳收缩段6和直筒段5，所述扩张段8、所述喉部7、所述球壳收缩段6和所述直筒段5依次相连，所述隔热屏12上设有冷气通道，所述冷气通道向所述尾喷管的主流出口方向倾斜；所述回型降压结构9可沿所述降压空腔Ⅰ2的轴向方向相互串联，和/或沿所述降压空腔Ⅱ3的轴向方向相互串联。

实施例1

如图1所示，所述回型降压结构9中串联的所述降压空腔Ⅰ2和所述降压空腔Ⅱ3的数量即为降压级数，降压级数越多，则产生的压降越大，流体沿着流道中一个个连续的直角转弯流动，每个转弯都会产生局部阻力损失，导致压力降低。

其次，则是所述降压入口1的进口高度，流体进入降压流道时，通流面积突然变小，受到节流降压作用，进口高度越小，则产生的压降越多。

实施例2

如图2所示，将降压结构应用到10度扇区尾喷管算例中与尾喷管冷气腔相结合，根据工况压降需求，设计得到图6所示的单模块降压结构，所述降压流道板4壁厚为1mm。如图2所示分别在球壳出口、扩张段入口以及扩张段中部分别添加了环形分布的所述回型降压结构9，每个所述回型降压结构9由一组所述降压空腔Ⅰ2和所述降压空腔Ⅱ3组成，对冷气腔流体进行降压。流体在经过三段降压设置后，产生较大压降，使得扩张段气体内外压差大幅度减小，如图5所示，基本符合降压需求。

实施例3

传统结构中，隔热屏12是以片状形式固定在外壁11上，通过在四个角添加小圆柱将其与外壁连接。对于尾喷管来说，隔热屏12并不是一体的，而是根据位置分段固定在外壁11上。因此，当以一定角度的高压冷气流过，隔热屏12进口边受到气流的冲击，结构会受到破坏，进口边出现翻卷等结构强度问题。

通过在隔热屏12进口添加一圈对应的所述降压单元，分别与外壁和隔热屏相连，可以有效固定隔热屏12进口边，增强结构刚度，解决进口边翻卷问题。此外，可以根据强度需求，在回型降压结构9上下添加一层固定薄板10，对多个单模块结构进行加固，再将加固后的降压单元与外壁11和隔热屏12相连接，增大结构强度的强化效果。

冷气与主流压力比过大，会导致冷气腔流量增大，高于降温需求。如果从尾喷管进口段到出口段，冷气与主流能够维持相同压力比值，冷气腔的质量流量是最节约经济的。因此在冷气腔添加了降压结构后，冷气质量减少，可达到有效节约冷气的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种隔热装置冷却流体压力控制多功能结构，其特征在于，包括：尾喷管和降压单元，所述尾喷管包括外壁和隔热屏，所述隔热屏设置在所述外壁的内侧，所述尾喷管包括扩张段、喉部、球壳收缩段和直筒段，所述扩张段、所述喉部、所述球壳收缩段和所述直筒段依次相连，所述隔热屏上设有冷气通道，所述冷气通道向所述尾喷管的主流出口方向倾斜；所述降压单元由一个以上的降压模块组成，所述降压模块为回型降压结构，所述回型降压结构包括降压入口、降压空腔Ⅰ和降压空腔Ⅱ，所述回型降压结构沿所述降压空腔Ⅰ的轴向方向相互串联，和/或沿所述降压空腔Ⅱ的轴向方向相互串联，所述降压入口与所述降压空腔Ⅰ的前端相连，所述降压入口的轴线与所述降压空腔Ⅰ的轴线相垂直；所述降压空腔Ⅰ的后端与所述降压空腔Ⅱ的前端相连，所述降压空腔Ⅰ的轴线与所述降压空腔Ⅱ的轴线相垂直，所述回型降压结构串联多个所述降压空腔Ⅰ和所述降压空腔Ⅱ，所述降压入口、所述降压空腔Ⅰ和所述降压空腔Ⅱ所组成的降压腔体的腔壁由第一降压流道板和第二降压流道板组成，所述第一降压流道板包括第一横板、第一竖板和第二竖板，所述第二降压流道板包括第一横板和第一竖板，所述第一横板的左端与第一竖板的上端相连，所述第一横板的右端与第二竖板的上端相连，所述第一降压流道板的第一竖板与第二降压流道板的第一竖板间形成降压空腔Ⅰ，所述第一降压流道板的第一横板与第二降压流道板的第二竖板间形成降压空腔Ⅱ，所述第一降压流道板的第一竖板与所述第二降压流道板的第一横板的间距为2mm，所述第一降压流道板的第一竖板的长度为7mm，所述第一降压流道板的第一横板的长度为7mm，所述第一降压流道板的第一竖板与第二降压流道板的第一竖板的间距为2mm，所述第二降压流道板的第一竖板与第一降压流道板的第一横板的间距为2mm，所述降压腔体的顶壁和底壁由固定薄板组成，所述降压腔体通过所述固定薄板与所述外壁和所述隔热屏相连；所述降压单元设置在所述外壁和所述隔热屏之间；

所述回型降压结构设置在尾喷管的球壳出口、扩张段入口以及扩张段中部。

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