一种非对称单口自激励脉冲射流装置

本发明涉及一种非对称单口自激励脉冲射流装置，属于非定常流动控制。

背景技术：

1、当前流体机械朝着高气动负荷的方向进行发展，而当流体机械负荷提高到显著超过当前气动设计水平时，通常会由于高逆压力梯度或激波-附面层干涉导致流动分离现象，使流体机械效率急剧下降甚至导致失稳。因此，国内外研究人员一直在关注能抑制甚至消除流动分离的流动控制技术及相应的流动控制装置。非定常流动控制技术是一种先进的流动控制技术，其产生的非定常激励能利用流动不稳定性，与分离流中的拟序结构发生相干作用。相关研究表明，达到相同的流动控制效果，采用非定常流动控制技术能比相应的定常流动控制技术节约1～2个数量级的所耗费的能量，即具有“四两拨千斤”的效果。

2、自激励射流振荡器即可作为一种非定常流动控制装置。若将自激励射流振荡器进口、出口分别连接高压和低压气源，自激励射流振荡器就能依靠流动不稳定性，使出口能产生非定常的射流，可作为非定常流动控制所需的非定常激励。由于自激励射流振荡器结构简单且无可动部件，因此具有良好的应用前景。

3、然而，目前主流的自激励射流振荡器作为非定常流动控制装置都存在一定的问题。第一类为如图1所示的对称型单口自激励扫掠射流器，其产生在出口处的扫掠射流(即射流速度基本不变，但射流角度在一定范围内不断变化，如40°至140°间)。然而，分离流动的控制通常存在最佳射流角度(通常在10°至45°)。因此，扫掠射流的控制效果通常不佳甚至具有负的控制效果。第二类为如图2所示的对称型双口自激励脉冲射流器，其在两个出口处产生相位相反(相位相差180°)的两股脉冲射流(射流角度不变、速度改变)。然而，相关研究表明(见李秋峰《针对一种无源双脉冲射流的机理研究》)，位置相近、相位相反的双脉冲射流能产生相干作用，其控制效果相互抵消，因此，这种射流器的流动控制效果也较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种非对称单口自激励脉冲射流装置，可用于抑制流体机械中的流动分离，提高流体机械性能。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种非对称单口自激励脉冲射流装置，包括依此位于装置中轴线的引流口、混合腔、蜗牛形射流口，构成主流路；所述装置中轴线左、右两侧分别设有左反馈回路和右反馈回路，装置整体构型呈左右非对称；其中：

4、当装置引流口给定高压力时，蜗牛形射流口给定低压力，装置能自发地在蜗牛形射流口的出口处产生具有一定频率和占空比的脉冲式射流，用于流体的流动控制。

5、进一步的，所述蜗牛形射流口的形状由椭圆形和平行四边形拼接而成，其外形形似蜗牛形状。

6、进一步的，所述蜗牛形射流口中，椭圆形结构用于将原本向左扫掠的射流反向，抑制及堵塞射流自身，形成脉冲射流的波谷；平行四边形结构用于顺畅导出向右扫掠的射流，形成脉冲射流的波峰。

7、进一步的，所述左反馈回路和右反馈回路的长度不相等。

8、进一步的，所述右反馈回路长度大于左反馈回路长度。

9、进一步的，所述右反馈回路长度l1与左反馈回路长度l2的比值的取值在1.05至2之间。

10、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

11、本发明提供一种非对称单口自激励脉冲射流装置，通过设计蜗牛形射流口，能产生具有一定频率和占空比的脉冲式射流，从而规避目前广泛采用的单口自激励扫掠射流器及双口自激励脉冲射流器在实际流动控制应用中产生的不利控制效果，更具工程实用性。

技术特征：

1.一种非对称单口自激励脉冲射流装置，其特征在于，包括依此位于装置中轴线的引流口(1)、混合腔(2)、蜗牛形射流口(3)，构成主流路；所述装置中轴线左、右两侧分别设有左反馈回路(4)和右反馈回路(5)，装置整体构型呈左右非对称；其中：

2.根据权利要求1所述的非对称单口自激励脉冲射流装置，其特征在于，所述蜗牛形射流口(3)的形状由椭圆形和平行四边形拼接而成，其外形形似蜗牛形状。

3.根据权利要求1所述的非对称单口自激励脉冲射流装置，其特征在于，所述蜗牛形射流口(3)中，椭圆形结构用于将原本向左扫掠的射流反向，抑制及堵塞射流自身，形成脉冲射流的波谷；平行四边形结构用于顺畅导出向右扫掠的射流，形成脉冲射流的波峰。

4.根据权利要求1所述的非对称单口自激励脉冲射流装置，其特征在于，所述左反馈回路(4)和右反馈回路(5)的长度不相等。

5.根据权利要求1所述的非对称单口自激励脉冲射流装置，其特征在于，所述右反馈回路(5)长度大于左反馈回路(4)长度。

6.根据权利要求1所述的非对称单口自激励脉冲射流装置，其特征在于，所述右反馈回路(5)长度l1与左反馈回路(4)长度l2的比值的取值在1.05至2之间。

技术总结
本发明公开了一种非对称单口自激励脉冲射流装置，包括依此位于装置中轴线的引流口、混合腔、蜗牛形射流口，构成主流路；所述装置中轴线左、右两侧分别设有左反馈回路和右反馈回路，装置整体构型呈左右非对称；其中：当装置引流口给定高压力时，蜗牛形射流口给定低压力，装置能自发地在蜗牛形射流口的出口处产生具有一定频率和占空比的脉冲式射流，用于流体的流动控制，本发明通过设计蜗牛形射流口，能产生具有一定频率和占空比的脉冲式射流，从而规避目前广泛采用的单口自激励扫掠射流器及双口自激励脉冲射流器在实际流动控制应用中产生的不利控制效果，更具工程实用性。

技术研发人员：陆惟煜,邓秋林,陆永通,杨祥芬,言周俊
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13