[实用新型]推挽外激励式射流振荡发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于射流和流体流动控制技术领域，涉及一种推挽外激励式射流振荡发生器

背景技术

随着社会和生产力的发展进步，对于简单、高效、免维护的流体设备的需求越来越高，许多新型流体设备应运而生。在这中间，控制带压流体产生振荡或脉冲射流的装置，有许多重要的用途。例如用于强力破碎、切割、清洗吹扫，强化传质传热、混合、气曝、喷淋等。而在流体压力能的有效利用方面，静止式气波制冷机直接使带压气体膨胀制冷，具有结构简单、无磨损、免维护、耐高压等特点，在利用余压压力能等方面，能产生很大的经济效益和社会效益。

依靠不对称湍流旋涡催生的自激振荡，可产生液体脉冲射流。而利用流体的附壁（koanda）效应，再施加周期性的激振力，就能实现向流道两侧不断切换附壁的振荡射流。以尖角形的分流劈，将主射流流道叉开，分成两条、或多条呈一定夹角的扇形排布的流道，则主射流就会轮流进入各条流道，在每一条流道中都生成脉冲射流。静止式气波制冷机就是依靠这种摆动的振荡射流，分配气体到扇形排布的各个接受管中，再由气体活塞效应，产生压缩波输出能量，和产生膨胀波制冷。

目前的静止式气波制冷机中，以及其他用途的附壁振荡射流，其周期性激振力，是由主射流作用于其流道侧边开口相连通的回流管和空腔，产生正反馈、或由气体弹性产生周期性激励扰动，通过侧壁开口作用于主射流的附壁一侧，使主射流脱壁，和摆向另一侧壁，产生振荡射流。根据激励作用原理的差别，分成音波振荡、正反馈振荡和共鸣腔振荡等数种。

然而，除了初始起振困难，和受加工流道几何尺度所规限的压力波传输时差相位所定，振荡周期不能调整改变等不足之外，振荡射流的能量损失大，是这种自激励附壁振荡的最大缺陷。为能获得所须的激励强度，射流流道侧壁的激励开口必须足够宽大，才能触发和维持振荡。但这样开放旁通的边界条件，会产生大的分流，并严重破坏主射流的有序流动，产生强烈的紊流与旋涡，导致损失工作流体大量的能量。因此，目前静止式气波制冷机的效率不足40%，其中自激振荡射流损失就占了相当的比例。

静止式气波制冷机等一些振荡射流应用设备，为能与工作部分的几何尺寸相匹配，获得最好的效果，对振荡频率的准确性要求很高，而自激振荡的振荡频率却很难任意调节，导致匹配不好，效率进一步降低。

实用新型内容

本实用新型提供一种高效低损失、初始起振容易、振荡频率任意可调的流体振荡发生装置——推挽外激励式射流振荡发生器。

本实用新型推挽外激励式射流振荡发生器，摒弃了依靠主射流自身分流分压，来产生激励推力的常规自激励模式，而采用从外部、即在射流喷嘴入口之前截取微量的流体，经过调制形成两股反相位（一股流动时另一股停顿）、时长与幅度对称的微流量脉冲流，将其导入射流振荡发生器的垂直推动激励口，和平行抽吸激励口，以二者共同的激励作用，取代主射流的自激励，获得一种推挽外激励式的射流振荡发生器。

因外激励流的激励强度要比射流自激励大的多，故需流量微小，其流道侧面激励开口的尺寸可以大幅度减小，对主射流的流动干扰很小，而本实用新型特有的平行激励流与主射流的速度矢量和压力参数几乎相等，只相当于略微增加了射流宽度，不会造成射流能量的损失。因此这种一压一吸的推挽外激励方式，能极大地降低主射流的能量损失。将本实用新型用于静止式气波制冷机，可以大幅度地提高其制冷效率。

本实用新型所采取的创新技术解决方案为：

在本实用新型推挽外激励式射流振荡发生器中，一共设有四个微小的外激励口，两两配对，导入外部调制的两股反相位周期变化的微量压力流体，作用于主射流，激励其做附壁切换振荡。其中，一对激励口分置于主射流的两侧，从该对的2个激励口轮流射入两股反相位激励流的一部分，该部分激励流垂直于主射流，轮流推动主射流做左、右偏转。除此之外，还特别设置了分置于主射流出口两侧的另外一对激励口，从该对的2个激励口轮流射入两股反相位激励流的另一部分，该部分激励流平行于主射流，在主射流的两侧轮流造成低压区，轮流抽吸主射流向相自己的一侧偏转。所施加的垂直与平行激励流的相位，在主射流的左和右侧、右和左侧同步出现，一侧抽吸的同时，对侧则垂直推动，因此使主射流更容易向这一侧偏转切换附壁。在启动振荡阶段，这种协同激励力度也无丝毫的降低，因此很容易起振。而自激励式附壁振荡发生器，由于压力波梯度须靠切换突变才能生成和发展，故在启动振荡阶段激励作用微弱，不易起振。

由于同时施加了垂直激励的推、和平行激励的拉这两种外激励的协同作用，故将本实用新型命名为推挽外激励式射流振荡发生器。