[发明专利]用于研究等离子体增强射流掺混的剪切式矩形喷嘴装置

说明书

本发明涉及一种剪切式矩形喷嘴装置，应用于等离子体增强射流掺混的实验研究，属于等离子体流动控制技术领域。所述喷嘴装置包括内喷嘴、外喷嘴和集气室。在所述集气室由前端盖、后端盖和中间隔离板装配而成。所述内喷嘴包括一个内喷嘴支架和两个内喷嘴壁板，所述内喷嘴支架固定在所述中间隔离板上，两个内喷嘴壁板均固定在内喷嘴支架上。所述外喷嘴由外喷嘴上部分和外喷嘴下部分组成，外喷嘴固定在所述前端盖上。本发明能够实现等离子体激励器的敷设和放电，开展等离子体增强射流掺混研究，具备多种参数调节功能。同时本申请的装置结构紧凑、零件加工简单、拆卸装配方便，具有很高的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种剪切式矩形喷嘴装置，应用于等离子体增强射流掺混的实验研究，属于等离子体流动控制技术领域。

背景技术

射流在航空航天飞行器燃烧室和排气口、化学反应器和冷却系统中具有重要的应用，提高射流的掺混、发展特性和改善噪音特性具有非常重要的意义。基于表面介质阻挡放电的等离子体流动控制技术是提高射流掺混程度的有效手段。激励器如图1所示，由暴露电极和植入电极两部分组成，中间由绝缘介质层隔挡，分别位于绝缘介质层的上侧和下侧。两电极之间施加高频高压激励，可在植入电极介质层上方产生足够大的电场梯度，使空气电离产生等离子体，带电粒子在电场作用下定向运动，诱导空气形成定向射流。

目前国内外均开展了等离子体增强射流掺混的实验研究，但采用的多为单组元、结构相对简单的普通喷嘴构型，并没有开发专门用于等离子体放电的喷嘴。此外，由于结构固定，敷设等离子体激励器的位置有限，布局方式单一，很难深入开展多样化的研究。

发明内容

本申请要解决的是针对上述现有喷嘴实验装置存在的问题，提供一种研究等离子体增强射流掺混的剪切式二维矩形喷嘴装置，通过内外双喷嘴嵌套结构实现剪切射流，基于表面介质阻挡放电，在其结构不同位置上粘贴铜箔电极(即等离子体激励器)并施加高压电可形成近壁面等离子体射流，实现等离子体对剪切射流的气动干预。同时可实现单个或多个等离子体激励器在不同位置(内喷嘴内壁、外壁面和外喷嘴内壁面、外壁面)的安装和任意角度的布局，以及喷嘴多种特征参数(内喷嘴缝隙宽度、外喷嘴缝隙宽度、预混长度)的调节，能够考察不同影响因素从而开展丰富的研究。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

一种用于研究等离子体增强射流掺混的剪切式矩形喷嘴装置，包括内喷嘴、外喷嘴和集气室，所述内喷嘴和外喷嘴均从所述集气室内部伸出，所述内喷嘴从所述外喷嘴内部伸出；其中：

在所述集气室的前侧和后侧分别设有前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖的连接处设有中间隔离板，所述中间隔离板的中心区域为矩形中空区域；所述前端盖上设有前端盖进气孔，所述后端盖上设有后端盖进气孔；集气室利用中间隔离板形成两个单独的集气空间，前端盖、后端盖的进气孔与外部并联供气管路连接，分别给外喷嘴、内喷嘴供气。

所述内喷嘴包括一个内喷嘴支架和两个内喷嘴壁板，所述内喷嘴支架固定在所述中间隔离板上，所述内喷嘴支架上设有支撑肋，两个内喷嘴壁板均固定在所述支撑肋上并组合成所述内喷嘴；所述内喷嘴壁板先穿过内喷嘴垫片，再从所述中间隔离板的矩形中空区域伸出；所述内喷嘴由所述后端盖进气孔实现供气；

所述外喷嘴由外喷嘴上部分和外喷嘴下部分组成，所述外喷嘴固定在所述前端盖上，并由所述前端盖进气孔实现供气。

进一步的，所述前端盖、后端盖和中间隔离板在相应位置均设有螺栓孔，内六角螺栓依次穿过前端盖、中间隔离板和后端盖上的螺栓孔并将前端盖、后端盖和中间隔离板装配为集气室。