【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0027]图1是本发明优选实施例超声速流场中燃料喷注混合装置的工作原理示意图；图2是图1中的燃料驻室及喷孔的结构示意图；图3是图1中的涡流发生器的结构示意图；图4是本发明优选实施例超声速流场中燃料低压喷注混合方法的流程示意图。
[0028]如图1所示，本实施例的超声速流场中燃料喷注混合装置，包括:用于向超声速流道内的高速主流6注入气态燃料2的燃料供应系统、开设于超声速流道壁面3上用于由燃料供应系统向超声速流道内注入气态燃料2的微型切向喷孔4以及设于微型切向喷孔4下游用于形成裹挟有气态燃料2的逆旋流向涡对501的涡流发生器5 ;燃料供应系统提供的气态燃料2通过微型切向喷孔4低速注入超声速流道中的高速来流近壁面边界层底部并在超声速流道内的边界层上层的高速气流1带动下流向涡流发生器5，借助于边界层上层的部分高速气流1和处于边界层底层的气态燃料2在涡流发生器5两侧边缘的脱落过程形成两束流向涡502，流向涡502在涡流发生器5尾缘合并形成逆旋流向涡对501 ;逆旋流向涡对501借助自身涡结构的自诱导机制而逐渐升离超声速流道壁面3进入高速主流6并通过逆旋流向涡对501在高速主流6中受到的不稳定因素控制逆流流向涡对501在高速主流6中发生破裂，以使逆流流向涡对501中裹挟的气态燃料2与高速主流6快速混合。达成喷注混合目的，喷注动力源自逆旋流向涡对从高速来流所继承的动能，而不依赖于高压驱动。本发明的超声速流场中燃料喷注混合装置，燃料供应系统以稳定且较低的压力将气态燃料2通过微型切向喷孔4以较低流速注入高速来流近壁边界层底部，边界层外层的部分高速气流在涡流发生器5边缘脱落形成逆旋流向涡对501并裹挟气态燃料2形成虚拟射流，随后借助逆旋流向涡对501的自诱导效应即可将逆旋流向涡对501自身及其所裹挟的燃料带入主流，实现气态燃料2喷注目的，喷注动力本质上来自逆旋流向涡对501从高速来流所继承的动能，因而气态燃料2喷注不依赖于高压驱动，从而降低了燃料供应系统的工作压力，避免了传统横向喷注射流对主流的冲击，增强了射流初始段的稳定性，有利于增加燃料穿透深度，且逆旋流向涡对501随后在主流中发生破裂时会形成强对流，从而促使其裹挟的气态燃料2与主流快速充分混合，使得气态燃料2的混合效果更好。
[0029]如图1和图2所示，本实施例中，燃料供应系统包括用于提供压力大小高于超声速流道内高速主流6静压且低于高速主流(6)总压(远低于高速主流总压)且压力分布均匀的气态燃料2的燃料驻室7。燃料驻室7设于超声速流道壁面3内并与微型切向喷孔4连通。
[0030]如图1和图2所示，本实施例中，微型切向喷孔4设有多个。多个微型切向喷孔4排布成多个纵列和多个横列，呈阵列式排列。
[0031 ] 如图1和图2所示，本实施例中，微型切向喷孔4的输出口偏向高速主流6流动方向倾斜。
[0032]如图1和图2所示，本实施例中，涡流发生器5呈斜坡式三角翼构型。
[0033]如图4所示，本实施例的超声速流场中燃料低压喷注混合方法，采用上述超声速流场中燃料喷注混合装置，在超声速流道壁面3的微型切向喷孔4注入气态燃料2，气态燃料2通过微型切向喷孔4注入高速来流近壁边界层底部；边界层上层的部分高速气流1与气态燃料2在涡流发生器5边缘脱落生成逆旋流向涡对501，并裹挟气态燃料2 ;借助逆旋流向涡对501的自诱导速度场输运气态燃料2至高速主流6 ;通过逆旋流向涡对501在高速主流6中受到的不稳定因素控制逆流流向涡对501在高速主流6中破裂，从而完成气态燃料2与高速主流6的混合。本发明的超声速流场中燃料低压喷注混合方法，在使用过程中，燃料供应系统以稳定且较低的压力将气态燃料2通过微型切向喷孔4以较低流速注入高速来流近壁边界层底部，边界层外层的部分高速气流在涡流发生器5边缘脱落形成逆旋流向涡对501并裹挟气态燃料2形成虚拟射流，随后利用逆旋流向涡对501的自诱导效应即可将逆旋流向涡对501自身及其所裹挟的燃料带入主流，实现气态燃料2喷注目的，喷注动力本质上来自逆旋流向涡对501从高速来流所继承的动能，因而气态燃料2喷注不依赖于高压驱动，从而降低了燃料供应系统的工作压力，避免了传统横向喷注射流对主流的冲击，增强了射流初始段的稳定性，有利于增加燃料穿透深度，且逆旋流向涡对501随后在主流中发生破裂时会形成强对流，从而促使其裹挟的气态燃料2与主流快速充分混合，使得气态燃料2的混合效果更好。本方法利用超声速来流自身的动能形成裹挟有气态燃料2的逆旋流向涡对501，并利用逆旋流向涡对501的自诱导效应实现气态燃料2喷注目的，喷注动力本质上来自逆旋流向涡对501从高速来流所继承的动能，因而无需为气态燃料2喷注另外提供高压驱动，降低了燃料供应系统的工作压力，避免了传统横向喷注射流对高速主流6的冲击，增强了射流初始段的稳定性，有利于增加燃料穿透深度，且逆旋流向涡对501随后在高速主流6中发生破裂形成的强对流可促使气态燃料2与高速主流6快速、充分混合。
[0034]如图4所示，本实施例中，边界层上层的部分高速气流1与气态燃料2在涡流发生器5边缘脱落生成逆旋流向涡对501，并裹挟气态燃料2的步骤，具体包括:边界层上层的部分高速气流1在涡流发生器5侧边缘脱落并卷起形成流向涡502，并裹挟一同从涡流发生器5侧边缘脱落的气态燃料2于流向涡502涡核附近；形成于涡流发生器5两侧的裹挟有气态燃料2的流向涡502随后在涡流发生器5尾缘合并形成逆旋流向涡对501。
[0035]如图4所示，本实施例中，借助逆旋流向涡对501自身的自诱导速度场输运气态燃料2至高速主流6的步骤，具体包括:逆旋流向涡对501在其自身涡结构的自诱导机制作用下逐渐升离壁面，并将逆旋流向涡对501裹挟的气态燃料2 —同带离超声速流道壁面3，并输运气态燃料2至高速主流6 ;逆旋流向涡对501的涡自诱导机制所依赖的能量来源于来流边界层上层的高速气流1自身的动能。
[0036]如图4所示，本实施例中，通过逆旋流向祸对501在高速主流6中受到的不稳定因素控制逆旋流向涡对501在高速主流6中破裂，完成气态燃料2与高速主流6混合的步骤，具体包括:根据逆旋流向涡对501在主流中受到的不稳定因素预估逆旋流向涡对501的稳定性，并调整涡流发生器5的结构参数、有效喷注流速和流量参数；控制逆旋流向涡对501在高速主流6的预定位置破裂，完成逆旋流向涡对501裹挟的气态燃料2与高速主流6混入口 ο
[0037]如图4所示，本实施例中，燃料供应系统以稳定和低压状态将气态燃料2通过微型切向喷孔4以低流速注入高速来流近壁边界层底部。
[0038]实施时，如图1所示，在本优选实施例中，可选地，涡流发生器5侧边缘形成用于裹挟从涡流发生器5两侧边缘脱落的气态燃料2的流向涡502，随后两流向涡502于涡流发生器5尾缘合并形成逆旋流向涡对501。具体地，通过微型切向喷孔4的注入高速来流近壁区边界层底部的气态燃料2在边界层上层的高速来流带动下流向下游涡流发生器5，当到达涡流发生器5侧边缘位置附近时，气态燃料2在涡流发生器5侧边缘脱落，脱落的气态燃料2会卷入涡流发生器5侧边缘形成的流向涡502中，两流向涡502会在涡流发生器5尾缘合并形成逆旋流向涡对501，从而实现将气态燃料2裹入逆旋流向涡对501的目的。可选地，涡流发生器5可呈斜坡式三角翼构型，简称Ramp型涡流发生器5。其中，可通过调整涡流发生器5的后掠角和高度，以保证气态燃料2在涡流发生器5侧边缘脱落并裹入流向涡502中。可通过匹配流向涡流发生器5的气态燃料2流体流量与涡流发生器5的结构，以保证逆旋流向涡对501的涡强度具有