专利名称：旋风引射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以流体介质旋转离心扩压为基本原理的引射器，特别涉及一种以此原理为基础的用于飞行器地面实验设备排气引射、汽轮机后汽缸引射、激光器排气引射的旋风引射器。
旋风引射器的工作原理是以流体介质在圆周切向高速喷出，带动周围被引射流体介质形成涡旋运动，在离心力的作用下向外旋转流动扩压排入外界。由于离心力的作用在中心区形成低压区，实现对中心流入的流体介质的引射。
目前，通常采用单级或多级直管射流引射器来解决上述设备的排气引射问题。如文献1《实用气体动力学》{(苏)阿勃拉莫维奇著、梁秀彦译、高等教育出版社、一九五五年七月北京第一版、一九五七年二月北京第二次印刷}和文献2《工程气体动力学》{(苏)杰依奇著、徐华舫译、燃料工业出版社、一九五五年十一月北京第一版}对直管式引射器的计算原理与设计作了详尽的介绍。直管射流引射器由空心直型管和轴向放置于空心直型管内腔中的一个或多个超音速喷嘴而构成。这种直管射流引射器的基本工作原理是引射介质以与被引射介质相同的压力从喷嘴射出，具有很高的流动速度。引射介质和被引射介质经混合段进行混合与动量传递。经动量传递之后的混合介质仍具有很高的流动速度；同时为了满足升压要求引射介质的质量流量必须远大于被引射介质的质量流量；高速混合介质必须经过激波扩压方可排入外界。因此，激波过程对直管式射流引射器来说是不可缺少的。但，此过程必然造成大量的总压损失。直管式射流引射器的工作原理就决定了其不可能有较高的效率。因此，直管射流引射器对引射流体介质的消耗很大。同时在气体混合过程中噪声很大。
本发明的目的在于克服上述直管射流引射器在技术上所固有的扩压损失大，引射介质消耗量大和噪声大的缺陷，而提供一种以离心力扩压为原理的，在旋转离心力的作用下实现无正激波的扩压过程的旋风引射器。
本发明的实施方案如下本发明提供的旋风引射器，其特征在于包括由下而上依次同心放置的旋转流场扩压腔体、混合腔体和由引射介质入口腔及被引射介质入口腔构成的介质导入腔体，旋转流场扩压腔体由两个上下平行放置的上、下扩压盘和连接在上、下扩压盘边缘上的导向弧形叶片或连接柱构成，上扩压盘为环形片，其环形口上连接空心圆柱形混合腔体，空心圆柱形混合腔体上端放置由引射介质入口腔和被引射介质入口腔组成的介质导入腔体，介质导入腔体为空心环形圆盘体，一圆环形隔板将其隔成两上下平行的引射介质入口腔和被引射介质入口腔，沿隔板上表面周边的气流切线方向设置引射喷嘴，引射喷嘴为曲线形喷嘴，其后面的隔板上设有与引射喷嘴相通的孔(图中未示出)，在介质导入腔体的外侧面上，一侧设有与引射介质入口腔相通的入射管，另一侧设有与被引射介质入口腔相通的入射管；所述的引射喷嘴为拉伐尔喷嘴或收缩形喷嘴，其数量为3-20个；所述的导向弧形叶片的形状为柱曲面形或弯曲面形，其数量为0-36个。
本发明的工作过程如下被引射介质入口腔通过入射管和被引射介质源相连通，引射介质入口腔通过入射管和引射介质源相连通，引射介质源中的引射介质由其入射管通过位于引射喷嘴后面隔板上的孔(图中未示出)进入曲线形引射喷嘴，由引射喷嘴沿圆周切线方向高速吹入混合腔体的混合区，引射介质通过引射喷嘴和其后面隔板的孔与引射介质入口腔相通，在混合腔体的混合区中，引射介质和被引射介质进行动量和能量的传递，两种介质在等压的条件下高速旋转，形成旋转流场，在旋转流场扩压腔体的扩压区中充分混合后的混合介质一边作旋转运动，一边向外流动，在离心力的作用下，压力逐渐增加，并通过弧形导向叶片对混合介质进行转折，其压力得以进一步增加，达到外界压力排除外界，而完成引射。
本发明的优点1．由于本发明采用了离心扩压原理，具有无激波、高压比扩压的特点，因此与通常的直管射流引射器相比，具有更引高的引射能力；2．在达到同样引射要求的情况下，由于扩压无激波，所以可以大幅度的减少引射介质的消耗；3．噪声较低；4．由于混合区短，所以其结构紧凑、尺寸小于直管射流引射器。
下面结合附图及实施例进一步描述本发明附
图1为本发明的结构示意图；附图2为弧形导向叶片的一种实施例示意图；其中旋转流场扩压腔体C、 混合腔体B介质导入腔体A引射介质入口腔1 被引射介质入口腔2被引射介质入口3引射喷嘴出口4 混合区5 扩压区6
弧形导向叶片7入射管8、9上扩压盘10下扩压盘11 隔板12介质引射喷嘴13由图1可知，本发明提供的旋风引射器，其特征在于包括由下而上依次同心放置的旋转流场扩压腔体C、混合腔体B和由引射介质入口腔2及被引射介质入口腔1构成的介质导入腔体A，旋转流场扩压腔体C由两个上下平行放置的扩压盘10、11和连接在上扩压盘10和下扩压盘11边缘上的导向弧形叶片7或连接柱(连接柱仅起连接上、下扩压盘的作用)构成，本实施例导向弧形叶片7为柱曲面形叶片，数量为20个，上扩压盘10为环形片，其上连接空心圆柱形混合腔体B，空心圆柱形混合腔体B上端放置由引射介质入口腔2和被引射介质入口腔1组成的介质导入腔体A，介质导入腔体A为空心环形圆盘体，一圆环形隔板12将其隔成两上下平行的引射介质入口腔2和被引射介质入口腔1，沿隔板12上表面周边的气流切线方向上设置引射喷嘴13，介引射喷嘴13为曲线形喷嘴，本实施例采用拉伐尔喷嘴，当然也可以采用收缩形喷嘴；图1中的3为被引射介质入口，4为引射喷嘴13的出口，引射喷嘴13后面的隔板12上设有与引射喷嘴13相通的孔(图中未示出)，在介质导入腔体A的外侧面上，一侧设有与引射介质入口腔相通2的入射管8，另一侧设有与被引射介质入口腔1相通的入射管9。
被引射介质入口腔1通过入射管9和被引射介质源相连通，引射介质入口腔2通过入射管8和引射介质源相连通，引射介质源中的引射介质由入射管8通过位于喷嘴13之后的孔(图中未示出)进入拉伐尔引射喷嘴13，由引射喷嘴13沿圆周切线方向高速吹入混合区腔体B的混合区5，引射介质通过引射喷嘴13和其后面隔板12的孔与引射介质入口腔2相通，在混合区5引射介质和被引射介质进行动量和能量的传递，两种介质在等压的条件下高速旋转，形成旋转流场，在旋转流场扩压腔体C的扩压区6中，充分混合后的混合介质一边作旋转运动，一边向外流动，在离心力的作用下，压力逐渐增加，并通过导向弧形叶片7对混合介质进行转折，其压力进一步增加，达到外界压力排除外界，而完成引射。
以一个低压的排气系统为例该系统的排气总压为4276帕斯卡，气体的秒流量为105.2立方米，要实现对这个低压排气系统的引射，本发明的旋转流场扩压腔体C上、下扩压盘10、11的外径2.4米，扩压盘10和11之间的间距为0.35米，介质导入腔A的隔板上沿圆周切向方向分布6个引射喷嘴13，引射介质为燃气，引射喷嘴13出口的马赫数为5.9，引射气源的压力10兆帕斯卡，温度2040K，引射气体流量需每秒1.57公斤，本发明提供的旋风引射器完全可以满足其引射要求。
另外，经实验，此排气系统中，当引射喷嘴13为3或20个，导向弧形叶片7为0(此时上、下扩压盘采用圆柱形连接柱进行连接)或36个时，也能满足引射要求。
权利要求
1．一种旋风引射器，其特征在于包括由下而上依次同心放置的旋转流场扩压腔体、混合腔体和由引射介质入口腔及被引射介质入口腔构成的介质导入腔体，旋转流场扩压腔体由两个上下平行放置的上、下扩压盘和连接在上、下扩压盘边缘上的导向弧形叶片或连接柱构成，上扩压盘为环形片，其环形口上连接空心圆柱形混合腔体，空心圆柱形混合腔体上端放置由引射介质入口腔和被引射介质入口腔组成的介质导入腔体，介质导入腔体为空心环形圆盘体，一圆环形隔板将其隔成两上下平行的引射介质入口腔和被引射介质入口腔，沿隔板上表面周边的气流切线方向设置引射喷嘴，引射喷嘴为曲线形喷嘴，其后面的隔板上设有与引射喷嘴相通的孔，在介质导入腔体的外侧面上，一侧设有与引射介质入口腔相通的入射管，另一侧设有与被引射介质入口腔相通的入射管。
2．按权利要求1所述的旋风引射器，其特征在于所述的引射喷嘴为拉伐尔喷嘴或收缩形喷嘴，其数量为3-20个。
3．按权利要求1所述的旋风引射器，其特征在于所述的导向弧形叶片为形状为柱曲面形或弯曲面形，其数量为1-36个。
全文摘要
本发明涉及旋风引射器:包括由下而上依次同心放置的扩压腔体、混合腔体、介质导入腔体,扩压腔体的上、下扩压盘边缘上连接弧形叶片,上扩压片的环形口上连接混合腔体,混合腔体上端放置介质导入腔体,圆环隔板将介质导入腔体隔成引射介质入口腔和被引射介质入口腔,沿隔板上表面周边的气流切线方向设置喷嘴,其后的隔板上设有与喷嘴相通的孔,介质导入腔体侧面上分别设有与引射介质入口腔和被引射介质入口腔相通的入射管。
文档编号F15D1/00GK1300907SQ9912636
公开日2001年6月27日 申请日期1999年12月17日 优先权日1999年12月17日
发明者姜俊成, 李岐 申请人:中国科学院力学研究所