足够的输运能力将其自身与裹挟的气态燃料2带离超声速流道壁面3，并输运至高速主流6直至破裂。其中，由于所裹挟的气态燃料2流体来自超声速流道壁面3内部，其流向速度将明显低于高速主流6，使得气态燃料2流体表面存在较强的剪切应力，诱发K-H涡的形成，强剪切和K-H涡成为逆旋流向涡对501的不稳定因素，使得逆旋流向涡对501在高速主流6的特定位置发生破裂，从而形成大尺度对流结构，有效促进逆旋流向涡对501所裹挟的气态燃料2与高速主流6的混合。具体地，为实现逆旋流向涡502能带动气态燃料2在高速主流6的预定位置破裂，需设计合理的涡流发生器5的结构，如图3所示，涡流发生器5的设计参数可包括高度h、半锥角Ap及弦长C，这三个参数的来源依据是涡流发生器5侧边流向涡502所能裹挟的气态燃料2流体流量、涡流发生器5尾流中的逆旋流向涡502强度及涡流发生器5尾流的动量水平。
[0039]如图1和图2所示，在本优选实施例中，可选地，燃料供应系统包括用于提供气态燃料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。如图2所示的具体实施例中，燃料驻室7嵌入超声速流道壁面3内部，且位于微型切向喷孔4下方，以提供气态燃料2和均匀的喷注压力。燃料驻室7会与燃料供应管路连通，燃料供应管路供给的气态燃料2先填充于燃料驻室7内，再从微型切向喷孔4注入高速来流近壁边界层底部，随后在外部高速气流带动下流向涡流发生器5。其中，燃料驻室7的室内压力略高于高速主流6静压(但又远低于高速主流总压)，以保证气态燃料2能够顺利注入微型切向喷孔4，使用中通过调节燃料驻室7的室内压力来调节气态燃料2喷注流量。
[0040]如图1和图2所示，在本优选实施例中，可选地，微型切向喷孔4可采用多个且呈阵列式排布，其包括多个纵列及多个横列。微型切向喷孔4可采用MSN列的阵列排布，每一微型切向喷孔4的孔径为，则有效喷注面积为，相较单孔喷注，在相同的喷注流量要求下，所需的喷注压力显著减小，从而有效降低了燃料供应系统的工作压力。可选地，微型切向喷孔4 一下游方向倾斜设置。如此，微型切向喷孔4的轴向与超声速流道壁面3成一较小的角度，有效保证喷注气态燃料2可近似沿超声速流道壁面3切向边界层底部流动，减小喷注气态燃料2与高度来流的相互作用，避免产生强激波，有效降低射流自身产生的波阻，提升发动机的性能，并且气态燃料2可维持在紧贴超声速流道壁面3的位置向下游流动，便于气态燃料2裹挟在流向涡502中，可靠性高。可选地，为避免涡流发生器5前缘逆压梯度导致流动分离与喷注过程的耦合，以及避免大范围的边界层分离导致喷注的不稳定，涡流发生器5与微型切向喷孔4阵列之间的间距可合理设置为1倍?2倍边界层厚度。
[0041]如图4所示，本发明另一方面还提供了一种采用上述超声速流场中燃料喷注混合装置的超声速流场中燃料低压喷注混合方法，包括以下步骤:
[0042]步骤S1:在超声速流道壁面3附近通过微型切向喷孔4将气态燃料2注入高速来流近壁边界层底部，使气态燃料2在上层高速气流带动下流向下游涡流发生器5。如图2所示的具体实施例中，微型切向喷孔4可采用多个且呈阵列式排布，其包括多个纵列及多个横列。微型切向喷孔4可采用MSN列的阵列排布，每一微型切向喷孔4的孔径为，则有效喷注面积为，相较单孔喷注，在相同的喷注流量要求下，所需的喷注压力显著减小，从而有效降低了燃料供应系统的工作压力。可选地，微型切向喷孔4一下游方向倾斜设置。如此，微型切向喷孔4的轴向与超声速流道壁面3成一较小的角度，有效保证喷注气态燃料2可近似沿超声速流道壁面3切向边界层底部流动，减小喷注气态燃料2与高度来流的相互作用，避免产生强激波，有效降低射流自身产生的波阻，提升发动机的性能，并且气态燃料2可维持在紧贴超声速流道壁面3的位置向下游流动，便于气态燃料2裹挟在流向涡502中，可靠性高。
[0043]步骤S2:气流在涡流发生器5边缘脱落生成逆旋流向涡对501，并裹挟气态燃料2。
[0044]步骤S3:借助逆旋流向涡对501自身的涡诱导机制输运气态燃料2至高速主流6。
[0045]步骤S4: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旋涡对在高速主流6中的破裂，完成其所裹挟的气态燃料2与高速主流6的混合。
[0046]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，外层高速气流在涡流发生器5边缘形成逆旋流向涡对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高速主流6，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中发生破裂时会形成强对流，从而促使其裹挟的气态燃料2与高速主流6快速充分混合，使得气态燃料2的混合效果更好。
[0047]如图4所示，在本优选实施例中，可选地，步骤S2具体包括:边界层层上层的部分高速气流1在涡流发生器5侧边缘脱落生成流向涡502，并裹挟一同从涡流发生器5侧边缘脱落的气态燃料2 ;随后裹挟有气态燃料2的两束流向涡502在涡流发生器5尾缘合并形成逆旋流向涡对501。如图1所示，具体地，通过微型切向喷孔4将气态燃料2注入高速来流近壁边界层底部后，气态燃料2在上层高速气流带动下流向所述涡流发生器5，当到达涡流发生器5侧边缘位置附近时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，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。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侧边缘脱落并卷入流向涡502中。涡流发生器5可采用斜坡式三角翼构型。
[0048]如图4所示，在本优选实施例中，可选地，步骤S3具体包括:借助逆旋流向涡对501的涡自诱导效应将其自身以及其裹挟的气态燃料2带离超声速流道壁面3，并输运气态燃料2至高速主流6。如图1所示的具体实施例，根据涡自诱导原理，逆旋流向涡对501会产生垂直超声速流道壁面3向上的诱导速度，从而使得逆旋流向涡对501裹挟气态燃料2逐渐升离超声速流道壁面3，横向输运至高速主流6，实现气态燃料2喷注的目的。其中，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的涡强度具有足够的输运能力将其自身与裹挟的气态燃料2带离超声速流道壁面3ο
[0049]参阅图4，在本优选实施例中，可选地，步骤S4具体包括:根据逆旋流向涡对501在高速主流6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的设计参数，以控制逆旋流向涡对501在高速主流6中的特定区域破裂，完成其所裹挟气态燃料2与高速主流6的混合。如此，采用合适的涡流发生器5，以满足所需的逆旋流向涡对501的稳定性，使得逆旋流向涡对501在高速主流6中能够承受一定的扰动，壁免发生过早破裂，以满足所需的穿透深度。同时由于流向涡所裹挟的气态燃料2流体来自位于壁面内部的低压驻室，其流向速度将明显低于高速主流6，使得气态燃料2流体表面存在较强的剪切应力，诱发Κ-Η涡的形成，强剪切和Κ-Η涡是逆旋流向涡对501在高速主流6中受到的不稳定因素，使得逆旋流向涡对501在高速主流6的一定位置发生破裂，从而形成大尺度对流结构，有效促进逆旋流向涡对501所裹挟的气态燃料2与高速主流6的混合。