外激勵式射流三維振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型外激勵式射流三維振蕩器，屬于流體射流振蕩和流動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]射流技術(shù)在許多領(lǐng)域都有成熟和潛在的應(yīng)用。而脈沖和振蕩射流更有一些獨特性質(zhì)而越來越得到廣泛關(guān)注與研究，如液體脈沖射流的沖刷和破碎能力要比穩(wěn)定射流大的多，已大量用于清洗和鉆井業(yè)。氣體脈沖和振蕩射流也用于吹掃、水體曝氣、增氧等場合。振蕩射流也用于計量和分配各支路脈沖流動，如用于靜止式氣波制冷機等。近年又有新發(fā)展，如研究利用射流振蕩改善機翼邊界層流動以提高升力等。
[0003]脈沖射流一般局限于一維流道和空間，附壁振蕩射流也只是二維平面(扇形)運動。其影響區(qū)域和分配支路有限。雖可將二至多股振蕩射流按空間角度排列并聯(lián)，但極難實現(xiàn)頻率和時序協(xié)調(diào)，更難實現(xiàn)多方向、多支路定時輪流取一的分配模式。
[0004]對于氣體，以往大都采用將主射流分流自激勵的方式，使主射流不斷切換附壁振蕩。但其過程的壓力能損失很大，振蕩頻率和對稱穩(wěn)定性也很難控制，更不能實現(xiàn)向多條支路時均地分配射流，因而阻礙了射流技術(shù)向多領(lǐng)域的拓展應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種外激勵式射流三維振蕩器，是以小股(1/10左右)激勵流精確控制主射流變向流動的器件。它可以被用作射流多向換向器、方向舵，時均或非時均射流分配器，特別是用作靜止式氣波制冷機向多根氣波管輪流注入等量脈沖射流的分配器等。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案:
[0007]外激勵式射流三維振蕩器，從出口為方形截面的噴嘴噴出的主射流，居中平行流入一小段截面積大于噴嘴出截面積的內(nèi)方形管中，該管上端面噴嘴開口以外的部分封堵。在內(nèi)方形管上下左右四個側(cè)壁上，都增設(shè)外激勵流入口。依據(jù)Coanda效應(yīng)，主射流會向四邊形的相鄰兩側(cè)壁同時附壁，可被導(dǎo)流進對應(yīng)的分支流道中。假設(shè)開始時射流附向左上兩側(cè)壁，從左側(cè)壁激勵口導(dǎo)入外激勵流，便將附壁主射流推離，切換附到右上側(cè)壁，可被導(dǎo)入右上分支流道;再從上側(cè)壁激勵口導(dǎo)入外激勵流，主射流切換附到右下側(cè)壁，……。如此可使主射流按順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)依次附壁，形成四個方向的擺動振蕩，并可實現(xiàn)向四選一分支流道的依次射流分配。
[0008]外激勵式射流三維振蕩器，包括主射流噴嘴流道管1、噴嘴出口2、內(nèi)方形管3、外激勵流入口 4、外激勵流導(dǎo)入流道5、分支流道6、分支流道出口 7、與振蕩器配合的四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥；外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥包括驅(qū)動機8、半空心轉(zhuǎn)動軸9、左端蓋1、左軸承11、閥體12、激勵流輸出口 13、擋流-分流套14、右軸承15、右端蓋16、氣體入口 17和軸側(cè)出流口 18;主射流噴嘴流道管I居中插入內(nèi)方形管3的頂端，內(nèi)方形管3頂端其余的空方環(huán)暴露面積封堵；內(nèi)方形管3的四邊側(cè)均開有外激勵流入口 4，并焊接接管作為外激勵流導(dǎo)入流道5;內(nèi)方形管3的底端續(xù)接方形擴張錐殼，在錐殼內(nèi)通過四條直角折板條與錐殼各個內(nèi)角圍成始段為方形截面的分支流道6或采用兩塊厚板體，在其中一塊或兩塊上設(shè)有分支流道6，對接密封緊固；分支流道6端部開有分支流道出口 7;四個激勵流輸出口 13—開三閉，流出的激勵脈沖流從外激勵流導(dǎo)入流道5導(dǎo)入；四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥內(nèi)含一根半空心轉(zhuǎn)動軸9，其空心段開兩個軸側(cè)出流口 18，半空心轉(zhuǎn)動軸9由左軸承11和右軸承15支承，半空心轉(zhuǎn)動軸9左端從左端蓋10穿出通過驅(qū)動機8驅(qū)轉(zhuǎn)；閥體12內(nèi)圓周貼裝四個圓周開口的擋流-分流套14，擋流-分流套14外圓緊貼閥體12，擋流-分流套14內(nèi)圓與半空心轉(zhuǎn)動軸9間隙配合;閥體12圓周側(cè)壁開四個激勵流輸出口 13，右端蓋16中部開氣體入口 17。
[0009]所述的主射流噴嘴流道管I的截面形狀和噴嘴出口2的形狀皆為方形或圓角方形，邊長為0.5?500_;主射流噴嘴流道管I插入內(nèi)方形管3的深度為噴嘴出口 2邊長的O?3倍，主射流噴嘴流道管I為漸縮或直通道，其軸線與內(nèi)方形管3的軸線重合；內(nèi)方形管3的內(nèi)方邊長為噴嘴出口2邊長的1.05?5倍，噴嘴出口2與內(nèi)方形管3末端的距尚為噴嘴出口2邊長的
0.3?20倍。
[0010]所述的外激勵流入口4的開口形狀為長邊垂直于射流方向的矩形或圓角矩形，長邊長度為噴嘴出口 2邊長的0.2?4倍，短邊長度為長邊的1/20?19/20;外激勵流入口 4在內(nèi)方形管3的側(cè)壁開設(shè)，距噴嘴出口 2的距離為內(nèi)方形管3末端距噴嘴出口 2距離的0.15?I倍；外激勵流入口 4在內(nèi)方形管3側(cè)壁的寬度方向居中或根據(jù)主射流所需的逆時針或順時針振蕩方向，沿振蕩轉(zhuǎn)動方向向前偏中。
[0011]所述的四條分支流道6的初始段截面形狀為方形或圓角方形，流道沿程為等截面、單向漸縮或雙向漸縮，四條分支流道6按內(nèi)方形管3的軸線對稱并沿程輻射擴張，水平和垂直方向的擴張角為2?75°。
[0012]小股外激勵流體從與外激勵式射流三維振蕩器配合的四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥的右端蓋16上的氣體入口 17進入半空心轉(zhuǎn)動軸9的空心流道，隨著半空心轉(zhuǎn)動軸9轉(zhuǎn)動，從兩個軸側(cè)出流口 18流出的氣流在固定擋流-分流套14圓周壁和開口的遮蔽與導(dǎo)引下，循環(huán)輪流流出閥體12內(nèi)周的四個激勵流輸出口 13，每個激勵流輸出口 13流出的每股脈沖激勵流按順時針或逆時針順序分別由四根管路引入外激勵式射流三維振蕩器的內(nèi)方形管3四邊側(cè)各自的外激勵流入口 4。
[0013]所述的激勵流輸出口13沿圓周方向依次按90°角交錯排布，交錯180°的每兩個激勵流輸出口 13沿旋轉(zhuǎn)切換閥軸向位置重合;半空心轉(zhuǎn)動軸9的兩個軸側(cè)出流口 18的出口形狀為矩形或圓角矩形，其長邊平行于軸線，短邊長為長邊的0.1?I倍。
[0014]所述的擋流-分流套14共有四個圓周開口，圓周開口形狀為矩形或圓角矩形，其長邊沿圓周方向，短邊長為長邊的0.1?I倍，開口弧度角即二短邊與軸心的夾角為20?100°;四個圓周開口兩兩沿套軸向位置重合但在圓周180°相對，與另兩兩開口的軸向位置有一段距離并錯開90°圓周角；四個圓周開口圓弧各自對稱于閥體12上四個激勵流輸出口 13的軸線或按半空心轉(zhuǎn)動軸9的轉(zhuǎn)動方向向前轉(zhuǎn)過一定的角度與閥體12固裝。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1.射流振蕩過程的能量損失小。外激勵流與主射流均來自同一氣源，其總壓相同，不會像噴射器那樣靠主射流消耗大量動能引射低壓氣的情況。振蕩射流的總壓保持率可達(dá)85%以上，而以往的自激勵平面振蕩射流普遍不到70%，如此可提高振蕩射流應(yīng)用的經(jīng)濟性。
[0017]2.切換周期和振蕩頻率易精確控制。四股外激勵流的輪換周期、時序和激勵時長，可采用由周向錯角開孔的旋轉(zhuǎn)切換閥精確控制，因此可實現(xiàn)射流振蕩頻率的任意調(diào)節(jié)，和四方向或四支路流動時長的分別控制。這對于自激勵振蕩是無法實現(xiàn)的。
[0018]3.實現(xiàn)小占空比的時均脈沖射流分配。由于射流沿三維多方向振蕩，能依次流進四條支路流道。各條流道都可獲得相等時長的脈沖射流，其占空比只有1/3?？山咏D(zhuǎn)式氣波制冷機的射流分配效果。已研究證明氣波管只有接受小占空比和周期一致的時均脈沖射流，才能達(dá)到高制冷效率:占空比I/3比I/1可提高制冷效率25 %以上。因此本實用新型應(yīng)用于靜止式氣波制冷，可顯著提高其效率。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的說明。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型外激勵式射流三維振蕩器的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0021]圖2為與本實用新型外激勵式射流三維振蕩器所配合的四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0022]圖3是四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥在軸側(cè)出流口截面處的剖視簡圖。
[0023]圖中:I主射流噴嘴流道管；2噴嘴出口；3內(nèi)方形管;4外激勵流入口 ； 5外激勵流導(dǎo)入流道;6分支流道;7分支流道出口 ； 8驅(qū)動機;9半空心轉(zhuǎn)動軸；10左端蓋；11左軸承；12閥體;13激勵流輸出口； 14擋流-分流套；15右軸承；16右端蓋;17氣體入□; 18軸側(cè)出流口 ；&第一外激勵流入口 ；b第二外激勵流入口； c第三外激勵流入口 ；d第四外激勵流入口。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型外激勵式射流三維振蕩器的一種典型實施方式描述如下，但不只局限于此種實施方式:
[0025]本實用新型外激勵式射流三維振蕩器，包括主射流噴嘴流道管I，噴嘴出口2，內(nèi)方形管3，四個外激勵流入口4，四條外激勵流導(dǎo)入流道5，四條分支流道6，四個分支流道出口7;與振蕩器配合的四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥包括驅(qū)動機8，半空心轉(zhuǎn)動軸9，左端蓋10，左軸承11，閥體12，四個激勵流輸出口 13，擋流-分流套14，右軸承15，右端蓋16，氣體入口 17，兩個軸側(cè)出流口 18等結(jié)構(gòu)和機件。
[0026]本實用新型外激勵式射流三維振蕩器的主射流噴嘴流道管I居中插入內(nèi)方形管3的頂端，內(nèi)方形管3頂端其余的空方環(huán)暴露面積封堵，可采用拼焊殼體或沖壓方式成型；內(nèi)方形管3的四邊側(cè)都各開一個外激勵流入口4，并焊接接管作為外激勵流導(dǎo)入流道5;內(nèi)方形管3的底端續(xù)接方形擴張錐殼，再用四條直角折板條，各自在錐殼內(nèi)與錐殼的一個內(nèi)角圍成一個始段為方形截面的分支流道6;為避免錐內(nèi)焊接不便，可將圍成分支流道6以外的錐殼割除；或是采用兩塊厚板體，在其一塊或兩塊上加工出上述各個流道，然后對接密封緊固；從四條外激勵流導(dǎo)入流道5導(dǎo)入的是從四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥的四個激勵流輸出口 13流出的四股一開三閉循環(huán)的激勵脈沖流；四股外激勵流旋轉(zhuǎn)切換閥內(nèi)含一根半空心轉(zhuǎn)動軸9，其空心段開兩個軸側(cè)出流口 18，軸由左軸承11和右軸承15支承，軸左端從左端蓋10穿出和由驅(qū)動機8驅(qū)轉(zhuǎn)；閥體12內(nèi)圓周貼裝一個有四個圓周開口的擋流-分流套14，套外圓貼閥體而內(nèi)圓與半空心轉(zhuǎn)動軸9間隙配合，閥體12圓周側(cè)壁開四個激勵流輸出口 13，右端蓋16中部開氣體入口 17。
[0027]本實用新型外激勵式射流三維振蕩