RU2773484C1 - Pulsed resonator ejector - Google Patents
Pulsed resonator ejector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773484C1 RU2773484C1 RU2021124730A RU2021124730A RU2773484C1 RU 2773484 C1 RU2773484 C1 RU 2773484C1 RU 2021124730 A RU2021124730 A RU 2021124730A RU 2021124730 A RU2021124730 A RU 2021124730A RU 2773484 C1 RU2773484 C1 RU 2773484C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- gas
- oscillations
- ejector
- mixing chamber
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 34
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static Effects 0.000 description 2
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к струйной технике, а конкретно, к газовым эжекторам и может быть использовано в индустриальной промышленности для откачки газов, пылевоздушных смесей в пылезащитных устройствах, в системах обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в авиации в системах управления обтеканием летательного аппарата (ЛА) при дозвуковых и околозвуковых скоростях полета.The invention relates to jet technology, and specifically to gas ejectors and can be used in the industrial industry for pumping gases, dusty air mixtures in dustproof devices, in heating, ventilation and air conditioning systems, as well as in aviation in aircraft flow control systems (LA ) at subsonic and transonic flight speeds.
Для управления обтеканием крыла ЛА с целью его перестройки в благоприятном направлении используются устройства (актуаторы) различных типов. Как правило, эти устройства тем или иным способом формируют струю газа, которая может быть направлена в чувствительные зоны обтекания и вызвать его перестройку в благоприятном направлении.Devices (actuators) of various types are used to control the flow around an aircraft wing in order to rebuild it in a favorable direction. As a rule, these devices in one way or another form a gas jet, which can be directed to sensitive areas of the flow and cause its rearrangement in a favorable direction.
Известен актуатор, работающий на газе высокого давления, осуществляющий с помощью специального пневматического устройства формирование пульсирующего выдува в одной области течения и постоянного отсоса пограничного слоя в другой: Arwatz, G., Fono, I., and Seifert, A. "Suction and oscillatory blowing actuator modeling and validation," AIAA journal, Vol. 46, No. 5, 2008, pp.1107-1117. Основным недостатком подобных актуаторов является необходимость отбора газа высокого давления от двигателя или от специального компрессора.Known is an actuator operating on high pressure gas, which, using a special pneumatic device, forms a pulsating blow in one flow area and a constant suction of the boundary layer in another: Arwatz, G., Fono, I., and Seifert, A. "Suction and oscillatory blowing actuator modeling and validation," AIAA journal, Vol. 46, no. 5, 2008, pp.1107-1117. The main disadvantage of such actuators is the need to take high pressure gas from the engine or from a special compressor.
Также известен импульсный плазменный тепловой актуатор эжекторного типа (патент РФ №2637235), состоящий из подводного канала, обратного клапана, сопла эжектора, камеры смешения, полости разрежения, выходного диффузора и разрядной камеры со встроенными игольчатыми электродами, при этом полость разрежения выполнена со щелью, соединяющей ее с поверхностью крыла.Also known is a pulsed plasma thermal actuator of the ejector type (RF patent No. 2637235), consisting of an underwater channel, a check valve, an ejector nozzle, a mixing chamber, a rarefaction cavity, an outlet diffuser and a discharge chamber with built-in needle electrodes, while the rarefaction cavity is made with a slot, connecting it to the surface of the wing.
Недостатком этого актуатора является необходимость наличия в системе управления импульсного высоковольтного источника питания значительной мощности.The disadvantage of this actuator is the need for a high-power switching high-voltage power supply in the control system.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемого устройства, является импульсный резонаторный эжектор (патент РФ №2716650), содержащий камеру смешения, полость разрежения (камеру разрежения) со щелью, соединяющей ее с областью отбора газа, и выходной диффузор, и установленные между подводным каналом и камерой смешения полость (резонаторную полость) и резонаторную трубку, образующие совместно резонатор.The closest analogue, taken as a prototype of the proposed device, is a pulsed resonator ejector (RF patent No. 2716650), containing a mixing chamber, a rarefaction cavity (rarefaction chamber) with a slot connecting it with the gas extraction area, and an outlet diffuser, and installed between the underwater channel and a mixing chamber, a cavity (resonator cavity) and a resonator tube forming together a resonator.
Недостатком этого эжектора является необходимость наличия источника высоконапорного газа.The disadvantage of this ejector is the need for a source of high-pressure gas.
Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является сокращение расхода высоконапорного газа.The objective and technical result of the present invention is to reduce the consumption of high-pressure gas.
Решение задачи и технический результат достигается тем, что импульсный резонаторный эжектор, содержащий камеру смешения, соединенную с камерой разрежения, которая соединена с областью отбора газа, и с установленным перед камерой смешения резонатором, включающим резонаторную полость и резонаторную трубку, дополнительно содержит источник колебаний газа, включающий упругую мембрану, установленную с возможностью создавать колебания газа в резонаторе, и устройство генерации колебаний мембраны.The solution of the problem and the technical result is achieved by the fact that the pulsed resonator ejector, containing a mixing chamber connected to a rarefaction chamber, which is connected to the gas extraction area, and with a resonator installed in front of the mixing chamber, including a resonator cavity and a resonator tube, additionally contains a source of gas oscillations, including an elastic membrane installed with the ability to create gas oscillations in the resonator, and a device for generating membrane oscillations.
Решение задачи и технический результат достигается также тем, что устройство генерации колебаний мембраны выполнено в виде электромотора и кривошипно-шатунного механизма.The solution of the problem and the technical result is also achieved by the fact that the device for generating membrane oscillations is made in the form of an electric motor and a crank mechanism.
На фиг. 1 приведена схема импульсного резонаторного эжектора.In FIG. 1 shows a diagram of a pulsed resonator ejector.
Импульсный резонаторный эжектор (фиг.1) состоит из источника колебаний газа, включающем устройство для генерации колебаний мембраны 6 и упругую мембрану 1, установленную с возможностью создавать колебания газа в резонаторе, включающем резонаторную полость 2, соединенную с резонаторной трубкой 3, выходящей в камеру смешения 5, соединенную с камерой разрежения 4, которая соединена каналом с областью отбора газа для отбора эжектируемого газа.Pulsed resonator ejector (figure 1) consists of a source of gas oscillations, including a device for generating oscillations of the membrane 6 and an
Принцип работы импульсного резонаторного эжектора следующий: возвратно-поступательные движения упругой мембраны 1, создаваемые посредством устройства генерации колебаний мембраны 6, формируют в резонаторной полости 2 импульсы статического давления переменного знака с некоторой частотой и амплитудой. На положительном полупериоде давления в резонаторную полость 2 и далее в резонаторную трубку 3 подводится некоторая масса газа, которая, вытекая из резонаторной трубки 3, попадает в камеру смешения 5, эжектируя при этом газ из камеры разрежения 4. В течение этого положительного полупериода вся конструкция работает как классический эжектор.The principle of operation of a pulsed resonator ejector is as follows: reciprocating movements of the
При отрицательном полупериоде давления, газ начинает засасываться в резонаторную трубку 3 и далее в резонаторную полость 2 из камеры смешения 5 и камеры разрежения 4. При этом отбор газа из камеры разрежения 4 уменьшается, а из камеры смешения 5 увеличивается, что является в данном случае нежелательными явлениями, так как оба они уменьшают суммарный расход газа на выходе из камеры смешения и средний по времени коэффициент эжекции. Так происходит при произвольной (не резонансной) частоте колебаний мембраны. Конструкция работает, но не эффективно.With a negative half-cycle of pressure, the gas begins to be sucked into the
При совпадении частоты подачи импульсов давления в резонаторную полость 2 с собственной газодинамической частотой резонатора, интенсивность и постоянство отбора эжектируемого газа из камеры разрежения 4 резко увеличивается. При этом на отрицательном полупериоде импульса давления, отбор газа из камеры смешения 5 практически прекращается и производится только из камеры разрежения 4.When the frequency of supplying pressure pulses to the
Таким образом, отсос газа через камеру разрежения 4 происходит непрерывно как во время положительного, так и отрицательного импульсов давления, а на выходе из камеры смешения устанавливается практически стационарный поток газа. В результате на резонансной частоте вся конструкция начинает работать как импульсный резонаторный эжектор (патент РФ №2637235), но не требует расхода высоконапорного газа.Thus, gas suction through
Для подтверждения работоспособности импульсного резонаторного эжектора было создано и испытано несколько таких устройств с разной собственной газодинамической частотой резонатора, которая рассчитывалась по формуле Гельмгольца (1) для частоты собственных колебаний резонатора:To confirm the operability of a pulsed resonator ejector, several such devices were created and tested with different natural gas-dynamic frequency of the resonator, which was calculated using the Helmholtz formula (1) for the natural frequency of the resonator:
где с - скорость звука, S - площадь сечения трубки, l - длинна трубки, V - внутренний объем полости с трубкой.where c is the speed of sound, S is the cross-sectional area of the tube, l is the length of the tube, V is the internal volume of the cavity with the tube.
В ходе испытаний, для генерации импульсов статического давления переменного знака использовалась круглая плоская мембрана, изготовленная из резины толщиной 1 мм, помещенная в резонатор. В движение мембрана приводилась электромотором через кривошипно-шатунный механизм с частотами от 1 до 70 Гц. Габариты камеры смешения рассчитывались с помощью разработанной авторами программы «EjCalc» (свидетельство №2019615248). Отбор эжектируемого газа производился из внешней среды.During the tests, to generate pulses of static pressure of variable sign, a round flat membrane made of
При использовании импульсного резонаторного эжектора в качестве устройства управления обтеканием предполагается, что эжектируемый газ будет отбираться через канал в камере разрежения из пограничного слоя обтекаемой поверхности.When using a pulsed resonator ejector as a flow control device, it is assumed that the ejected gas will be taken through a channel in the rarefaction chamber from the boundary layer of the streamlined surface.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773484C1 true RU2773484C1 (en) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300004C2 (en) * | 2005-08-12 | 2007-05-27 | Константин Валентинович Мигалин | Pulsejet engine |
RU2333378C2 (en) * | 2006-02-26 | 2008-09-10 | Константин Валентинович Мигалин | Method of increasing vertical take-off pulse jet engine thrust (versions) |
US8083494B2 (en) * | 2005-07-05 | 2011-12-27 | Gestion Serge Benjamin Inc. | Pulse jet engine having an acoustically enhanced ejector system |
DE112014006221T5 (en) * | 2014-01-21 | 2016-11-03 | Denso Corporation | ejector |
RU2637235C1 (en) * | 2016-11-02 | 2017-12-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Pulse plasma heat actuator of ejector type |
RU2716650C1 (en) * | 2019-10-01 | 2020-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Pulse resonator ejector |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8083494B2 (en) * | 2005-07-05 | 2011-12-27 | Gestion Serge Benjamin Inc. | Pulse jet engine having an acoustically enhanced ejector system |
RU2300004C2 (en) * | 2005-08-12 | 2007-05-27 | Константин Валентинович Мигалин | Pulsejet engine |
RU2333378C2 (en) * | 2006-02-26 | 2008-09-10 | Константин Валентинович Мигалин | Method of increasing vertical take-off pulse jet engine thrust (versions) |
DE112014006221T5 (en) * | 2014-01-21 | 2016-11-03 | Denso Corporation | ejector |
RU2637235C1 (en) * | 2016-11-02 | 2017-12-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Pulse plasma heat actuator of ejector type |
RU2716650C1 (en) * | 2019-10-01 | 2020-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Pulse resonator ejector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6308740B1 (en) | Method and system of pulsed or unsteady ejector | |
US6200539B1 (en) | Paraelectric gas flow accelerator | |
US7159383B2 (en) | Apparatus, method and system for gas turbine engine noise reduction | |
US8136767B2 (en) | Method and system for flow control with arrays of dual bimorph synthetic jet fluidic actuators | |
US20080174620A1 (en) | Synthetic jets | |
JPH0663485B2 (en) | Ejecta ram jet | |
CN112620058B (en) | Hartmann sound generator with laval nozzle | |
US10557438B2 (en) | Systems and methods for air-breathing wave engines for thrust production | |
RU2773484C1 (en) | Pulsed resonator ejector | |
US20120186224A1 (en) | Aircraft jet engine comprising a system for reducing the noise generated by the ejection of the gases | |
RU2716650C1 (en) | Pulse resonator ejector | |
CN110498052A (en) | Thrust vector control system and method based on hybrid power synthesizing jet-flow excitor | |
Hexia et al. | A fluidic control method of shock train in hypersonic inlet/isolator | |
RU2637235C1 (en) | Pulse plasma heat actuator of ejector type | |
Schulz et al. | Active control of the blade passage frequency noise level of an axial fan with aeroacoustic sound sources | |
JP5379148B2 (en) | Apparatus and method for controlling vortex structure in turbulent air jets | |
Gregory et al. | Variable-frequency fluidic oscillator driven by piezoelectric devices | |
CN116104647B (en) | Air inlet channel design method based on frequency-adjustable oscillation type Ramp type vortex generator | |
Anavaradham et al. | Experimental and numerical investigation of confined unsteady supersonic flow over cavities | |
US5511044A (en) | Thrust producing apparatus | |
CN216106989U (en) | Cell membrane jet perforating device and macromolecular substance transmembrane conduction system | |
RU2007109263A (en) | WATER JET ENGINE | |
Kazanskii et al. | Flow control in cavity by means of sDBD actuator | |
YASUNOBU et al. | Effect of Pressure Ratio for Self-Induced Flow Oscillation of Underexpanded Supersonic Jet Impinging on Cylindrical Body | |
KR100745149B1 (en) | Superonic ejector having minimum pressure load and driving method thereof |