基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置的制作方法

本发明涉及失量射流装置，尤其涉及基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置。

背景技术：
常规合成射流/合成双射流产生装置可控因素单一，通常只能进行简单的电参数控制，射流产生装置构型一经确定，电参数控制只能控制射流的矢量大小和频率，无法改变射流的矢量方向。射流矢量方向不可调节控制，在散热方面就如同风扇不摇头和空调摆叶不动，散热面积和范围很有限，散热不均，效率不高，大大限制了其应用。因此，使合成射流/合成双射流产生装置具备射流矢量调节功能应用需求重大。公开号为CN1818399A的中国专利文献公开了一种单膜双腔双口合成射流激励器，具有实现射流矢量调节的潜力，其矢量可调合成射流激励器由合成双射流激励器本体和调流滑块组成。其射流矢量方向的调节不采用摇头机构（如风扇）和摆叶（如空调）进行调节，而是通过调流滑块滑动控制合成双射流激励器两出口面积比，改变合成双射流激励器两射流的动量比，形成压强梯度，使下游合成射流矢量方向发生改变。因此，调流滑块控制机构是矢量可调合成射流激励器实现合成射流矢量可调功能的核心。合成双射流激励器本身属于小型装置，因此需要设计一种微小型化、简易的调流滑块控制装置，以确保其受环境的影响小、控制灵活、可靠性高，而且能保证运动精度，提高流动控制系统的控制精度。

技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、占用空间小、控制能力强、精确度高、适用范围广的基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置，包括矢量可调合成双射流激励器，所述矢量可调合成双射流激励器一端布置有微型电机，所述微型电机的输出轴装设有传动齿轮，所述矢量可调合成双射流激励器的调流滑块靠近所述微型电机的一端设有传动齿条，所述传动齿轮与传动齿条啮合。作为上述技术方案的进一步改进：还包括安装底板和电机支架，所述矢量可调合成双射流激励器装设于安装底板上，所述微型电机通过电机支架装设于安装底板上，所述电机支架与微型电机连接的部位以及电机支架与安装底板连接的部位均设有腰型连接孔。所述电机支架呈L形，其水平段与所述微型电机连接，其竖直段与所述安装底板连接。所述矢量可调合成双射流激励器包括围成仅上端开口的腔体的一对面板以及盖设于一对面板上端的盖板，所述调流滑块滑设于一对面板所围成腔体的上端开口处，所述腔体内设有位电振动膜，所述位电振动膜将腔体分隔为两个与上端开口相通的部分。所述微型电机连接有用于控制其转动量的微型电机驱动控制器，所述位电振动膜连接有用于驱动其振动的激励驱动电源。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置，与常规合成射流/合成双射流装置相比，本装置不仅可以调节合成射流矢量大小和频率，而且能控制合成射流矢量方向，使得合成射流控制能力更强，能够根据需要调整合成射流矢量角，增强其控制效果；基于微型电机来建立控制调流滑块的驱动结构，不仅整体布置简单紧凑、占用空间小，而且易于形成对合成射流矢量特性的控制规律，能够实现射流矢量方向的精确自行调节，从而增强合成射流技术在主动流动控制领域的应用，尤其是在散热领域的应用。附图说明图1是本发明的立体结构示意图（未示出激励驱动电源和微型电机驱动控制器）。图2是本发明矢量可调合成双射流激励器的俯视图（未示出激励驱动电源和微型电机驱动控制器）。图3是图2的A－A剖视图。图4是本发明射流矢量控制特性PIV实验结果图。图5是本发明射流矢量角随调流滑块位移变化曲线。图中各标号表示：1、矢量可调合成双射流激励器；11、调流滑块；111、传动齿条；12、面板；13、盖板；14、位电振动膜；2、激励驱动电源；3、微型电机；31、传动齿轮；4、安装底板；5、电机支架；51、腰型连接孔；6、微型电机驱动控制器；7、转折点。具体实施方式图1至图5示出了本发明的一种基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置实施例，该装置包括矢量可调合成双射流激励器1，矢量可调合成双射流激励器1一端布置有微型电机3，微型电机3的输出轴装设有传动齿轮31，矢量可调合成双射流激励器1的调流滑块11靠近微型电机3的一端设有传动齿条111，传动齿轮31与传动齿条111啮合。本发明的基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置与常规合成射流/合成双射流装置相比，本装置不仅可以调节合成射流矢量大小和频率，而且能控制合成射流矢量方向，使得合成射流控制能力更强，能够根据需要调整合成射流矢量角，增强其控制效果；基于微型电机3来建立控制调流滑块11的驱动结构，不仅整体布置简单紧凑、占用空间小，而且易于形成对合成射流矢量特性的控制规律，能够实现射流矢量方向的精确自行调节，从而增强合成射流技术在主动流动控制领域的应用，尤其是在散热领域的应用。本实施例中，还包括安装底板4和电机支架5，矢量可调合成双射流激励器1装设于安装底板4上，微型电机3通过电机支架5装设于安装底板4上，电机支架5呈L形，其水平段与微型电机3连接，其竖直段与安装底板4连接，电机支架5与微型电机3连接的部位以及电机支架5与安装底板4连接的部位均设有腰型连接孔51，通过水平段的腰型连接孔51可以调整传动齿轮31与传动齿条111之间的啮合齿位，通过竖直段的腰型连接孔51可以调节传动齿轮31与传动齿条111之间的相对高度，通过这样的调整可以确保传动齿轮31与传动齿条111啮合精度，保证对调流滑块11的控制精度，方便精确调整合成射流矢量方向。本实施例中，矢量可调合成双射流激励器1包括围成仅上端开口的腔体的一对面板12以及盖设于一对面板12上端的盖板13，调流滑块11滑设于一对面板12所围成腔体的上端开口处，腔体内设有位电振动膜14，位电振动膜14将腔体分隔为两个与上端开口相通的部分，面板12的构型可根据应用需要进行设计，通过更换不同构型的面板12可以形成不同的腔体，以满足不同的应用需求，同理，盖板13和调流滑块11的构型也可以根据应用需求作出调整，这种组合式结构借鉴了模块化设计的思想，便于通过快速更换部件来满足不同的需求。本实施例中，微型电机3连接有用于控制其转动量的微型电机驱动控制器6，位电振动膜14连接有用于驱动其振动的激励驱动电源2。本实施例中，微型电机3的参数如下：步距角：1.8°；电流：0.6A；静力矩：1.8Ncm，可提供精确的旋转运动。传动齿轮31的参数如下：模数：1mm；满齿数：16，用于与传动齿条111配合，将微型电机3的旋转运动转换为调流滑块11的直线运动。安装底板4可以调节微型电机3和矢量可调合成双射流激励器1的相对位置，来保证传动齿轮31与调流滑块11上的直齿准确啮合。一对面板12所围成腔体的宽为46mm，高为51mm，深为6mm；盖板13与调流滑块11一起形成射流的两个射流出口，盖板13厚为4mm，其上方形孔长为20mm，宽为8mm，两射流出口间距为4mm；位电振动膜14直径为50mm，由位电陶瓷片与金属膜片粘接而成，其往复振动时，会在两射流出口交替形成两股射流。通过设置微型电机驱动控制器6的细分数可将微型电机3的步距角进一步细分，使得微型电机3脉冲当量减小，实现更小角位移调节，而且设定微型电机驱动控制器6输出脉冲数就可以控制微型电机3的角位移，进而控制调流滑块11的直线位移。本发明的工作原理：通过激励驱动电源2驱动位电振动膜14往复运动，在两出口交替产生两股合成射流，并在下游融合为一股新的合成射流，通过微型电机驱动控制器6控制微型电机3转动，传动齿轮31和传动齿条111将微型电机3的角位移转换为调流滑块11的直线运动，这样可以调节两射流出口面积，进而改变两股射流的动量，使得产生的低压区强度和面积发生变化，表现为合成射流矢量方向可调。下面结合PIV实验对本发明的基于微型电机控制调流滑块的矢量可调合成双射流装置作进一步详细说明；实验中规定右侧射流出口宽度为1mm、左侧射流出口宽度为3mm时调流滑块11的位置为位移原点，微型电机驱动控制器6的细分数设为64，单步脉冲数设为40个，通过计算得出调流滑块11单步位移为0.016mm，从而控制调流滑块11以每次0.016mm向左侧射流出口运动。整个实验过程得到如图3所示的合成双射流流场PIV实验结果，其清楚的显示了合成双射流矢量偏转角随调流滑块11位移的变化。图5是合成双射流矢量偏转角随调流滑块11位移的变化曲线，合成射流向射流出口面积大（对应于出口宽度大）的一侧偏转，随着调流滑块11向左运动，合成射流先向左偏，且矢量偏转角（相对于出口法向）呈现先增大后减小的变化趋势，当调流滑块11运动到转折点7（两出口构型相同）时，合成射流将不发生偏转，矢量偏转角为零；此后，合成射流再向右偏转，且矢量偏转角先增大后减小。合成射流矢量偏转角总体上关于转折点7呈反对称，且中间存在近似线性变化段。上述实验结果说明，本发明依靠微型电机3控制调流滑块11的位置，可以完成合成射流偏转矢量角的双向调节，合成射流偏转矢量角随微型电机3位移变化表现出的线性变化关系使其具有良好的控制特性，能根据不同的受控流场自行调节偏转矢量角以增强控制效果，实现合成射流主动流动控制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。