[发明专利]一种二维构型的多支板引射器结构设计

说明书

本发明提供了一种二维构型的多支板引射器结构设计，属于引射器结构设计技术领域。引射器的内部布置多组给引射气流和被引射气流分流的支板，支板的前端设置导流段、内部设有喷管导气腔和二维拉瓦尔喷管。引射气流被支板内的二维拉瓦尔喷管分割成多股均匀气流，被引射气流被支板之间的被引射气流子通道分割成多股均匀气流，进而增加了引射气流和被引射气流之间的接触面积，实现了更好的混合效果；本发明增强了引射气流和被引射气流混合的充分性的同时，还有效的降低了激波损失，进而提高引射器的引射性能。

技术领域

本发明属于引射器应用技术领域，具体涉及一种二维构型的多支板引射器结构设计。

背景技术

引射器是一种依靠高总压气流给低总压气流进行增压的气体机械。机理上，引射器是通过引射气流和被引射气流之间接触的混合层中湍流的输运，把引射气流的动能传递给被引射气流，达到增加被引射气流总压的效果。因此，增强引射气流与被引射气流之间的混合是一种提高引射器性能的主要方式。增强混合主要有增加引射气流和被引射气流之间的混合面积、设计异型喷管出口增强两者气流之间的扰动两种方法。现有技术中，大多采用的方案有：在引射器中置入多组轴对称喷管增加混合面积，或者将喷管出口开槽或做成波瓣状来增强扰动。

目前，国内外关于多喷管引射器的技术大多是基于轴对称构型的，即超声速喷管、气体的流动通道都是轴对称构型的，多喷管引射器技术大多是圆形通道内置入多组轴对称构型喷管，轴对称喷管一般设计呈“L”型，为减少管道振动会在喷管间设置支撑，这种方案具有喷管的布置方案复杂，被引射气流的流动损失大的缺点。另外，轴对称构型的多喷管引射器中引射气流和被引射气流在混合室内分布不均匀，会造成较大的激波损失，进而影响引射性能。

发明内容

为了克服现有多喷管引射器存在的不足，本发明设计了一种结构简单、易于布置、堵塞比小、流场分布均匀、性能优良的二维构型的多支板引射器结构设计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种二维构型的多支板引射器结构设计，其特征在于，引射器的内部设置有多组给引射气流和被引射气流分流的支板，引射器的一端设有用于导入被引射气流的被引射气流入口，引射器的侧壁设有集气腔，集气腔上设有用于导入引射气流的引射气流入口，支板的内部设有喷管导气腔，喷管导气腔与集气腔通过喷管导气腔进气口连通，支板内部设有二维拉瓦尔喷管，二维拉瓦尔喷管入口与喷管导气腔相连，出口在被引射气流入口的对侧，二维构型的多支板引射器结构设计步骤如下：

S1：确定气流参数；

根据引射气流与被引射气流的物理参数、性能需求，物理参数包括比热比和粘性等，性能需求包括引射系数和增压比，通过引射器的一维设计理论确定引射气流的与被引射气流的参数；

S2：设定引射器内部通道尺寸；

设定引射器的截面构型为矩形，引射器内部矩形通道的宽度为D、高度为H，矩形通道内设有多个平行设置的支板，被引射气流入口的宽度为D、高度为H；

S3：设计支板数量和排列方案；

设定支板堵塞比θ，支板的堵塞比是支板总厚度与被引射气流入口通道的比值，根据支板堵塞比确定支板数量n≥1,n∈Z，确定支板的厚度为δ满足δ＝θ×D/n，两侧的支板与壁面之间的被引射气流子通道宽度为d₁，支板与支板之间的被引射气流子通道宽度为d₂，d₁与d₂之间满足d₁＝εd₂，则有支板与支板之间被引射气流子通道宽度d₂＝(1-θ)D/(n-1+2ε)；

S4：设计引射气流的进气方式；

当引射器为单侧进气时，在引射器的一端设置一个集气腔，支板与集气腔连接的一端设有一个喷管导气腔进气口；