CN117505863A - 一种laval型流道及其设计方法和环缝喷盘 - Google Patents

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CN117505863A CN202410019223.6A CN202410019223A CN117505863A CN 117505863 A CN117505863 A CN 117505863A CN 202410019223 A CN202410019223 A CN 202410019223A CN 117505863 A CN117505863 A CN 117505863A
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Abstract

本申请涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘，在轴向截面上，通过设置扩张段的上边界特征线为直线段，扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，第一圆弧段的首端与喉部连接，且第一圆弧段的首端的切线与直线段平行，第一圆弧段的末端与第二圆弧段的首端连接，且第一圆弧段的末端的切线与第二圆弧段的首端的切线重合，第二圆弧段的末端的切线与直线段平行，第一圆弧段的圆心位于远离直线段的一侧，第二圆弧段的圆心位于靠近直线段的一侧，可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。

Description

一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘
技术领域
本申请涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘。
背景技术
现有的增材制造金属粉末气雾化设备的环缝喷盘的LAVAL型流道设计方法一般是以定性化为主，通常采用一体式设计方法，一体式设计方法导致环缝喷盘的雾化工艺参数窗口适应性差；其次，为了雾化导流嘴流出的金属液体，环缝喷盘喷出的超音速雾化气流以一定的气流冲角斜向环缝喷盘中轴线汇聚，在中轴线汇聚点的上方和导流嘴出口的下方之间的区域内形成回流区，回流区的存在会迫使环缝喷盘的LAVAL型流道出口喷出的超音速雾化气流向下方偏转，甚至延伸进入环缝喷盘的LAVAL型流道内部，进而降低环缝喷盘的LAVAL型流道对雾化气体的加速效果。
针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘，可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低雾化气流反喷至LAVAL型流道内部的可能性，从而有利于提高雾化效果。
第一方面，本申请提供了一种LAVAL型流道，应用于雾化喷盘，所述LAVAL型流道包括依次连接的收缩段、喉部和扩张段；
所述收缩段的开口沿所述喉部方向逐渐收缩，所述收缩段的收缩口与喉部连接；在轴向截面上，所述扩张段的上边界特征线为直线段，所述扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，所述第一圆弧段的首端与所述喉部连接，且所述第一圆弧段的首端的切线与所述直线段平行，所述第一圆弧段的末端与所述第二圆弧段的首端连接，且所述第一圆弧段的末端的切线与所述第二圆弧段的首端的切线重合，所述第二圆弧段的末端的切线与所述直线段平行，所述第一圆弧段的圆心位于远离所述直线段的一侧，所述第二圆弧段的圆心位于靠近所述直线段的一侧。
通过上述设置，可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
可选地，所述扩张段出口的截面积和所述喉部的截面积之比满足以下关系：
；
式中，为所述喉部的截面积，/>为所述扩张段出口的截面积，/>为预设的马赫数，k为雾化气体绝热指数。
通过预设对应的马赫数，从而可以得到扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比，有利于得到比较合适的扩张段出口尺寸。
可选地，所述第一圆弧段的半径满足以下关系：
；
；
式中，为所述第一圆弧段的半径，/>为预设的所述扩张段的分隔角，/>为预设的所述喉部的特征半缝宽度，/>为所述喉部的宽度，/>为第三直线长度，/>为预设的第二夹角。
为了使LAVAL型流道的第一圆弧段起到气流稳定的作用，因此，第一圆弧段的末端与XOY坐标系原点O之间的直线与喉部的轴向截面中心线之间的夹角不大于12°。
可选地，所述第二圆弧段的半径满足以下关系：
；
；
；
式中，为第一直线长度和第二直线长度之和，/>为所述第一直线长度，/>为所述第二直线长度，/>为所述第二圆弧段的半径，/>为扩张段的出口的特征半缝宽度，所述扩张段的出口的特征半缝宽度是指所述第二圆弧段的末端到所述喉部的轴向截面中心线的垂直距离。
可选地，所述扩张段的出口的特征半缝宽度满足以下关系，
；
式中，为气流冲角，/>为出口直径。
可选地，所述收缩段的上边界特征线为如下的五阶多项式曲线，所述收缩段的下边界特征线与所述收缩段的上边界特征线关于所述喉部的轴向截面中心线对称；
；
式中，（）为在喉部的轴向截面上的XOY坐标系下的坐标，所述XOY坐标系以所述喉部的轴向截面中点为原点，X轴与喉部的轴向截面中心线重叠且指向所述扩张段出口，X轴与Y轴垂直，且Y轴由XOY坐标系原点指向所述喉部的上边界特征线，/>、/>、/> 和/>均为预设参数，/>为预设的所述收缩段入口的半径，/>为预设的第四直线长度。
第二方面，本申请提供一种LAVAL型流道的设计方法，基于上述任一项所述的LAVAL型流道，所述设计方法包括步骤：
A1.基于预设的马赫数计算所述扩张段出口的截面积和所述喉部的截面积之比;
A2.根据所述喉部的宽度和预设的所述扩张段的分隔角计算所述第一圆弧段的半径；
A3.根据所述扩张段出口的截面积和所述喉部截面积之比、预设的气流冲角、出口直径、预设的所述喉部的特征半缝宽度和预设的所述扩张段的分隔角，计算所述扩张段的出口的特征半缝宽度；
A4.根据所述第一圆弧段的半径、预设的所述扩张段的分隔角、所述喉部的特征半缝宽度和所述扩张段的出口的特征半缝宽度，计算所述第二圆弧段的半径；
A5.根据所述喉部的特征半缝宽度、预设的所述收缩段入口的半径和预设的所述第一直线长度，计算所述收缩段的上边界特征线和下边界特征线。
通过上述步骤可以设计得到符合雾化工艺需求的LAVAL型流道，且该LAVAL型流道可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
第三方面，本申请提供一种环缝喷盘，包括上述任一项所述的LAVAL型流道。
可选地，所述扩张段的下边界壁体与所述环缝喷盘之间可拆卸地连接。
可选地，所述环缝喷盘中设置有第一气腔和进气通道，所述第一气腔与所述LAVAL型流道的收缩段连接，所述第一气腔通过所述进气通道与外部的供气装置连接。
有益效果：本申请提供的一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘，在轴向截面上，通过设置扩张段的上边界特征线为直线段，扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，第一圆弧段的首端与喉部连接，且第一圆弧段的首端的切线与直线段平行，第一圆弧段的末端与第二圆弧段的首端连接，且第一圆弧段的末端的切线与第二圆弧段的首端的切线重合，第二圆弧段的末端的切线与直线段平行，第一圆弧段的圆心位于远离直线段的一侧，第二圆弧段的圆心位于靠近直线段的一侧，可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
附图说明
图1为本申请提供的LAVAL型流道的整体结构示意图。
图2为本申请提供的LAVAL型流道与环缝喷盘的中心轴线的位置示意图。
图3为本申请提供的环缝喷盘的其中一种结构示意图。
图4为本申请提供的环缝喷盘的另一种结构示意图。
标号说明：1、上端部；2、下端部；21、收缩段的下边界壁体；22、扩张段的下边界壁体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1-图4，图1是本申请实施例中的一种LAVAL型流道的整体结构示意图，可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
第一方面，本申请提供了一种LAVAL型流道，应用于雾化喷盘，LAVAL型流道包括依次连接的收缩段、喉部和扩张段；
收缩段的开口沿喉部方向逐渐收缩，收缩段的收缩口与喉部连接；在轴向截面上，扩张段的上边界特征线为直线段，扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，第一圆弧段的首端与喉部连接，且第一圆弧段的首端的切线与直线段平行，第一圆弧段的末端与第二圆弧段的首端连接，且第一圆弧段的末端的切线与第二圆弧段的首端的切线重合，第二圆弧段的末端的切线与直线段平行，第一圆弧段的圆心位于远离直线段的一侧，第二圆弧段的圆心位于靠近直线段的一侧。
具体地，如图1、图2所示，本申请通过设置扩张段的上边界特征线为直线段(即图1中点/>到点/>之间的直线)，扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段AB（即图1中点A到点B之间的圆弧段）和第二圆弧段BC（即图1中点B到点C之间的圆弧段）,一方面可以减弱回流区造成的雾化气流的偏转，另一方面可以通过替换扩张段的下边界特征线（例如，把扩张段的下边界壁体设置为可拆卸结构，从而可以更换具有不同的下边界特征线的扩张段的下边界壁体），使雾化气流经过扩张段时可以加速到预设值，并且本申请设置的扩张段的下边界特征线的结构，可以满足不同雾化工艺的雾化气流的气流冲角，其中，气流冲角是雾化工艺里非常重要的参数，不同金属材料种类或者雾化合金流量会有相应比较优的气流冲角，因此本申请设计的LAVAL型流道可以尽可能地使气流冲角为最优的，并且可以减少雾化气流方向的偏移（因为扩张段的上边界特征线为直线段，具有阻挡作用），有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
其中，收缩段的上边界特征线的线段为（即图1中点/>到点/>之间的曲线段），收缩段的下边界特征线的线段为/>（即图1中点/>到点/>之间的曲线段）。此外，图1中的/>位置即为喉部。
在一些优选的实施方式中，扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比满足以下关系：
；
式中，为喉部的截面积，/>为扩张段出口的截面积，/>为预设的马赫数，k为雾化气体绝热指数。
具体地，根据雾化工艺参数要求的需要，预设对应的马赫数，从而可以得到扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比，有利于得到比较合适的扩张段出口尺寸，避免采用最大的马赫数来计算扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比，这样得到的扩张段出口尺寸比较大，由于雾化是一个不稳定的过程，金属熔液很容易反喷进入尺寸较大的扩张段出口，从而导致LAVAL型流道被堵塞。
在一些优选的实施方式中，第一圆弧段的半径满足以下关系：
；
；
式中，为第一圆弧段的半径，/>为预设的扩张段的分隔角（第二圆弧段的首端与第二圆弧段的末端到喉部的轴向截面中心线之间的垂线的夹角，由于，第一圆弧段和第二圆弧段的半径位于同一条直线上，基于几何的内角关系，第一圆弧段和第二圆弧段的圆心角是一样的，均为分隔角/>，如图1所示），/>为预设的喉部的特征半缝宽度（喉部的上边界特征线到喉部的轴向截面中心线之间的垂直距离），/>为喉部的宽度（其中，/>），/>为第三直线长度（第一圆弧段的末端到喉部的轴向截面中心线之间的垂直距离）；/>为第二夹角（是指第一圆弧段的末端与XOY坐标系原点O连线组成的直线与喉部的轴向截面中心线之间的夹角）。
具体地，如图1所示，为了使LAVAL型流道的第一圆弧段起到气流稳定的作用，第一圆弧段的末端与XOY坐标系原点O之间的直线与喉部的轴向截面中心线之间的夹角不大于12°。
在一些优选的实施方式中，第二圆弧段的半径满足以下关系：
；
；
；
式中，为第一直线长度和第二直线长度之和，/>为第一直线长度（第一圆弧段的首端到末端之间在喉部的轴向截面中心线延伸方向上的垂直距离），/>为第二直线长度（第二圆弧段的首端到末端之间在喉部的轴向截面中心线延伸方向上的直线长度），/>为第二圆弧段的半径，/>为扩张段的出口的特征半缝宽度，扩张段的出口的特征半缝宽度是指第二圆弧段的末端到喉部的轴向截面中心线的垂直距离。
在一些优选的实施方式中，扩张段的出口的特征半缝宽度满足以下关系；
；
式中，为气流冲角（喉部的轴向截面中心线与环缝喷盘的中心轴线的夹角），/>为出口直径（扩张段出口的端面与喉部的轴向截面中心线的交点到环缝喷盘的中心轴线的直线距离的2倍）。
具体地，通过确定扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比之后，可以根据上述公式确定扩张段的出口的特征半缝宽度，其中，喉部的特征半缝宽度范围为0.1mm-0.5mm。
其中，扩张段出口的宽度（即是第二圆弧段的末端与直线段（扩张段的上边界特征线）的末端之间的垂直距离）根据以下公式计算：，式中/>为扩张段出口的宽度，且扩张段出口的宽度与扩张段出口的截面积满足以下关系：，因此，扩张段的出口的特征半缝宽度与扩张段出口的截面积满足以下关系：/>；喉部的宽度和喉部的截面积满足以下关系：/>，并根据前文第二圆弧段的半径的关系式，所以，扩张段的出口的特征半缝宽度与喉部的特征半缝宽度满足以下关系：
；
化简得：
。
在一些优选的实施方式中，收缩段的上边界特征线为如下的五阶多项式曲线，收缩段的下边界特征线与收缩段的上边界特征线关于喉部的轴向截面中心线对称；
；
式中，（）为在喉部的轴向截面上的XOY坐标系（如图1所示）下的坐标，XOY坐标系以喉部的轴向截面中点O为原点，X轴与喉部的轴向截面中心线重叠且指向扩张段出口，X轴与Y轴垂直，且Y轴由XOY坐标系原点指向喉部的上边界特征线，/>、/>、/> 和/>均为预设参数，/>为预设的收缩段入口的半径，/>为预设的第四直线长度（收缩段的上边界特征线首端和下边界特征线首端之间的垂线的中点到喉部的轴向截面中心点（即XOY坐标系的原点0）之间的直线）。
实施例1：如图3所示，选取雾化气流的气体为氩气，预设的马赫数为4.2，则扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比A2/A0=6.42;预设的气流冲角θ为30°、出口直径D为11.2mm、喉部的特征半缝宽度/>为0.1mm、扩张段的分隔角/>为11°时，扩张段的出口的特征半缝宽度/>为1mm，则第一圆弧段的半径为/>为25mm，第二圆弧段的半径/>为24.2mm，第一直线长度/>为4.8mm，第二直线长度/>为4.6mm，则第一直线长度和第二直线长度之和/>为9.4mm，则扩张段的上边界特征线（即直线段）的长度为9.4mm，收缩段的上边界特征线和下边界特征线根据五阶多项式曲线确定，预设参数/>为0、/>为1、/>为0 ，/>为-2，收缩段入口的半径/>为2mm，/>为10mm。
第二方面，本申请提供一种LAVAL型流道的设计方法，基于上述任一项的LAVAL型流道，设计方法包括步骤：
A1.基于预设的马赫数计算扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比;
A2.根据喉部的宽度和预设的扩张段的分隔角计算第一圆弧段的半径；
A3.根据扩张段出口的截面积和喉部截面积之比、预设的气流冲角、出口直径、预设的喉部的特征半缝宽度和预设的扩张段的分隔角，计算扩张段的出口的特征半缝宽度；
A4.根据第一圆弧段的半径、预设的扩张段的分隔角、喉部的特征半缝宽度和扩张段的出口的特征半缝宽度，计算第二圆弧段的半径；
A5.根据喉部的特征半缝宽度、预设的收缩段入口的半径和预设的第一直线长度，计算收缩段的上边界特征线和下边界特征线。
具体地，通过上述步骤可以设计得到符合雾化工艺需求的LAVAL型流道，且该LAVAL型流道可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
步骤A1中，基于预设的马赫数，基于以下公式计算扩张段出口的截面积和喉部的截面积之比：
；
式中，为喉部的截面积，/>为扩张段出口的截面积，/>为预设的马赫数，k为雾化气体绝热指数。
步骤A2中，根据以下公式计算优选的第一圆弧段的半径：
；
；
式中，为第一圆弧段的半径，/>为预设的扩张段的分隔角（第二圆弧段的首端与第二圆弧段的末端到喉部的轴向截面中心线之间的垂线的夹角，由于，第一圆弧段和第二圆弧段的半径位于同一条直线上，基于几何的内角关系，第一圆弧段和第二圆弧段的圆心角是一样的，均为分隔角/>，如图1所示），/>为预设的喉部的特征半缝宽度（喉部的上边界特征线到喉部的轴向截面中心线之间的垂直距离），/>为喉部的宽度（其中，/>），/>为第三直线长度（第一圆弧段的末端到喉部的轴向截面中心线之间的垂直距离）；/>为第二夹角（是指第一圆弧段的末端与XOY坐标系原点O连线组成的直线与喉部的轴向截面中心线之间的夹角）。
步骤A3中，根据以下公式计算扩张段的出口的特征半缝宽度：
；
式中，为气流冲角（喉部的轴向截面中心线与环缝喷盘的中心轴线的夹角），/>为出口直径（扩张段出口的端面与喉部的轴向截面中心线的交点到环缝喷盘的中心轴线的直线距离的2倍）。
步骤A4中，根据以下公式计算第二圆弧段的半径：
；
；
；
式中，为第一直线长度和第二直线长度之和，/>为第一直线长度（第一圆弧段的首端到末端之间在喉部的轴向截面中心线延伸方向上的垂直距离），/>为第二直线长度（第二圆弧段的首端到末端之间在喉部的轴向截面中心线延伸方向上的直线长度），/>为第二圆弧段的半径，/>为扩张段的出口的特征半缝宽度，扩张段的出口的特征半缝宽度是指第二圆弧段的末端到喉部的轴向截面中心线的垂直距离。
步骤A5中，基于如下的五阶多项式曲线计算收缩段的上边界特征线，并计算上边界特征线关于喉部的轴向截面中心线的对称线作为下边界特征线：
；
式中，（）为在喉部的轴向截面上的XOY坐标系下的坐标，XOY坐标系以喉部的轴向截面中点为原点O，X轴与喉部的轴向截面中心线重叠且指向扩张段出口，X轴与Y轴垂直，且Y轴由XOY坐标系原点指向喉部的上边界特征线，/>、/>、/> 和/>均为预设参数，/>为预设的收缩段入口的半径，/>为预设的第四直线长度（收缩段的上边界特征线首端和下边界特征线首端之间的垂线的中点到喉部的轴向截面中心点（即XOY坐标系的原点0）之间的直线）。
其中，收缩段的下边界特征线与收缩段的上边界特征线关于喉部的轴向截面中心线对称。
第三方面，本申请提供一种环缝喷盘，包括上述任一项的LAVAL型流道。
具体地，通过将本申请设置的LAVAL型流道应用到环缝喷盘中，可以使环缝喷盘在雾化过程中喷出的雾化气流能够沿着预设的气流冲角射出，有效降低雾化气流偏转的可能性，即是保证LAVAL型流道对雾化气流的加速效果，从而有利于保证雾化效果。
在一些优选的实施方式中，扩张段的下边界壁体22与环缝喷盘之间可拆卸地连接。
具体地，通过设置扩张段的下边界壁体22与环缝喷盘之间可拆卸地连接，通过替换扩张段的下边界壁体22，即可以获得新的LAVAL型流道，从而满足新的雾化工艺参数的要求，无需更换新的环缝喷盘，降低环缝喷盘的使用成本，同时也避免了更换新的环缝喷盘需要与导流嘴之间重新定位的问题，提高工作效率。
实施例2：当LAVAL型流道的喉部的特征半缝宽度、气流冲角和出口直径保持不变时，LAVAL型流道的出口（即扩张段出口）截面积和喉部的截面积之比（）变化时（由于雾化工艺变化导致LAVAL型流道出口的马赫数发生变化，当马赫数变化时，/>也会随之改变），则可以通过更换环缝喷盘的LAVAL型流道扩张段的下边界壁体22以快速完成喷盘的更换，具体地，如图4所示，LAVAL型流道的扩张段的下边界壁体22设置在环缝喷盘的下端部2中，扩张段的下边界壁体22和收缩段的下边界壁体21之间通过螺纹连接，且扩张段的下边界壁体22和收缩段的下边界壁体21之间的分界面（即喉部）与喉部的轴向截面中心线之间具有第三夹角γ，第三夹角γ为60°-120°,第三夹角γ优选为90°。当雾化工艺参数改变时，可以将扩张段的下边界壁体22进行替换，从而使环缝喷盘的LAVAL型流道满足新的雾化工艺参数的要求，无需更换新的环缝喷盘，降低环缝喷盘的使用成本，同时也避免了更换新的环缝喷盘需要与导流嘴之间重新定位的问题，提高工作效率。
实施例3：当雾化工艺要求采用不同的LAVAL型流道喉部截面时，通过使环缝喷盘的上端部1和下端部2之间螺纹连接（如图4所示），其中下端部2由扩张段的下边界壁体22和收缩段的下边界壁体21组成，先通过调节LAVAL型流道的整个下边界（即收缩段的下边界特征线和扩张段的下边界特征线）所在的环缝喷盘的下端部2和LAVAL型流道的整个上边界（即收缩段的上边界特征线和扩张段的上边界特征线）所在的环缝喷嘴的上端部1之间的相对距离，从而使LAVAL型流道喉部截面积满足新雾化工艺参数要求；再根据雾化工艺参数更换LAVAL型流道的扩张段的下边界壁体22，从而使LAVAL型流道扩张段的下边界满足新雾化工艺参数下雾化气体的加速要求，该实施方式一方面降低了环缝喷盘的使用成本，另一方面也克服了更换全新环缝喷盘导致重新定位的问题，保证了环缝喷盘雾化效果。
在一些优选的实施方式中，环缝喷盘中设置有第一气腔和进气通道，第一气腔与LAVAL型流道的收缩段连接，第一气腔通过进气通道与外部的供气装置连接。
具体地，如图4所示，通过设置第一气腔和进气通道，以方便使外部的供气装置为LAVAL型流道提供气流。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LAVAL型流道，应用于雾化喷盘，其特征在于，所述LAVAL型流道包括依次连接的收缩段、喉部和扩张段；
所述收缩段的开口沿所述喉部方向逐渐收缩，所述收缩段的收缩口与喉部连接；在轴向截面上，所述扩张段的上边界特征线为直线段，所述扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，所述第一圆弧段的首端与所述喉部连接，且所述第一圆弧段的首端的切线与所述直线段平行，所述第一圆弧段的末端与所述第二圆弧段的首端连接，且所述第一圆弧段的末端的切线与所述第二圆弧段的首端的切线重合，所述第二圆弧段的末端的切线与所述直线段平行，所述第一圆弧段的圆心位于远离所述直线段的一侧，所述第二圆弧段的圆心位于靠近所述直线段的一侧。
2.根据权利要求1所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述扩张段出口的截面积和所述喉部的截面积之比满足以下关系：
；
式中，为所述喉部的截面积，/>为所述扩张段出口的截面积，/>为预设的马赫数，k为雾化气体绝热指数。
3.根据权利要求2所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述第一圆弧段的半径满足以下关系：
；
；
式中，为所述第一圆弧段的半径，/>为预设的所述扩张段的分隔角，/>为预设的所述喉部的特征半缝宽度，/>为所述喉部的宽度，/>为第三直线长度，/>为预设的第二夹角。
4.根据权利要求3所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述第二圆弧段的半径满足以下关系：
；
；
；
式中，为第一直线长度和第二直线长度之和，/>为所述第一直线长度，/>为所述第二直线长度，/>为所述第二圆弧段的半径，/>为扩张段的出口的特征半缝宽度，所述扩张段的出口的特征半缝宽度是指所述第二圆弧段的末端到所述喉部的轴向截面中心线的垂直距离。
5.根据权利要求4所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述扩张段的出口的特征半缝宽度满足以下关系，
；
式中，为气流冲角，/>为出口直径。
6.根据权利要求5所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述收缩段的上边界特征线为如下的五阶多项式曲线，所述收缩段的下边界特征线与所述收缩段的上边界特征线关于所述喉部的轴向截面中心线对称；
；
式中，（）为在喉部的轴向截面上的XOY坐标系下的坐标，所述XOY坐标系以所述喉部的轴向截面中点为原点，X轴与喉部的轴向截面中心线重叠且指向所述扩张段出口，X轴与Y轴垂直，且Y轴由XOY坐标系原点指向所述喉部的上边界特征线，/>、/>、/> 和/>均为预设参数，/>为预设的所述收缩段入口的半径，/>为预设的第四直线长度。
7.一种LAVAL型流道的设计方法，其特征在于，基于权利要求1-权利要求6任一项所述的LAVAL型流道，所述设计方法包括步骤：
A1.基于预设的马赫数计算所述扩张段出口的截面积和所述喉部的截面积之比;
A2.根据所述喉部的宽度和预设的所述扩张段的分隔角计算所述第一圆弧段的半径；
A3.根据所述扩张段出口的截面积和所述喉部截面积之比、预设的气流冲角、出口直径、预设的所述喉部的特征半缝宽度和预设的所述扩张段的分隔角，计算所述扩张段的出口的特征半缝宽度；
A4.根据所述第一圆弧段的半径、预设的所述扩张段的分隔角、所述喉部的特征半缝宽度和所述扩张段的出口的特征半缝宽度，计算所述第二圆弧段的半径；
A5.根据所述喉部的特征半缝宽度、预设的所述收缩段入口的半径和预设的所述第一直线长度，计算所述收缩段的上边界特征线和下边界特征线。
8.一种环缝喷盘，其特征在于，包括如权利要求1-权利要求6任一项所述的LAVAL型流道。
9.根据权利要求8所述的环缝喷盘，其特征在于，所述扩张段的下边界壁体与所述环缝喷盘之间可拆卸地连接。
10.根据权利要求8所述的环缝喷盘，其特征在于，所述环缝喷盘中设置有第一气腔和进气通道，所述第一气腔与所述LAVAL型流道的收缩段连接，所述第一气腔通过所述进气通道与外部的供气装置连接。
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