[发明专利]动态畸变涡团模拟器及其工作方法

权利要求书

1.动态畸变涡团模拟器，其特征是其结构包括工艺进气道(1)、开缝绕流柱(2)、旋转缝栅(3)、高速电机(4)、连接螺栓(5)、引气通道(6)和高压气源(7)；其中开缝绕流柱(2)安装在工艺进气道(1)内部，通过连接螺栓(5)固定，开缝绕流柱(2)内设有圆柱形空腔，旋转缝栅(3)安装在开缝绕流柱空腔内，并与高速电机(4)连接，高压气源(7)提供高压气体，并通过引气通道(6)进入绕流柱空腔内；

所述开缝绕流柱(2)包括迎风面A与背风面B，背风面上设有射流缝，所述迎风面A与背风面B光滑过渡，迎风面A几何进口角α₁＝20至-30度，背风面B几何出口角β₁＝-60至-30度，径向方向的高度h与工艺进气道内径d的比值为0.05-0.2，流向方向长度L与工艺进气道内径d的比值为0.3-0.5；开缝绕流柱(2)前缘线与水平线正方向的夹角θ₁为-45度-25度，从上游到下游的方向为正，后缘线与前缘线保持平行。

2.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述工艺进气道(1)为圆柱体，其内径d与下游要匹配的发动机进口内径一致，工艺进气道长度L照内径d选取，L/d为3-5，工艺进气道表面有两个定位螺孔，靠近模拟器出口的螺孔中心线距模拟器出口的距离L₁参照内径d选取，L₁/d的比值为2-4。

3.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述开缝绕流柱(2)的表面有2个定位螺孔，靠近绕流柱前缘的螺孔中心线与前缘的距离L₂与开缝绕流柱流向方向长度L的比值为0.25，靠近后缘的螺孔中心线与前缘的距离L₃与绕流柱流向方向长度L的比值为0.75。

4.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述开缝绕流柱(2)前缘半径r₁＝0.01d-0.05工艺进气道内径d，后缘半径r₂＝0.01d-0.05工艺进气道内径d。

5.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述开缝绕流柱(2)内部圆柱形空腔的直径d₁与绕流柱流向方向长度L的比值为0.05-0.2，其径向高度h₁与绕流柱径向高度h的比值为0.7-0.95，圆柱形空腔中心线距前缘的距离L₅与绕流柱长度L的比值为0.4-0.6。

6.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述射流缝的宽度w₁与绕流柱流向方向长度L的比值为0.01-0.05，其中心点D距尾缘的距离L₄与绕流柱流向方向长度L的比值为0.15-0.3，其中心线与水平线的夹角θ₂的范围为30-90度。

7.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述旋转缝栅数目为2-3个，缝栅的宽度与射流缝的宽度一致，旋转缝栅(3)直径d₂参照绕流柱内部空腔直径d₁，d₁-d₂≤0.1mm。

8.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述引气通道(6)从外界高压气源引气至开缝绕流柱空腔底部，引气通道直径d₃与绕流柱内部空腔的直径d₁的比值为0.5-0.75。

9.根据权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器，其特征是所述高速电机(4)转速为5000-20000r/min。

10.如权利要求1所述的动态畸变涡团模拟器的工作方法，其特征是包括如下步骤：

1)工艺进气道内来流经过开缝绕流柱形成流动分离，产生一系列大尺度的动态涡团结构；

2)通过引气通道引入高压气体到空腔内，利用旋转缝栅产生的周期性开关效果，在开缝绕流柱背风处形成周期性射流，通过调整旋转缝栅的转速和气源压力，改变周期性射流的强度、频率等参数；

3)通过改变周期性射流的强度、频率等，调整下游涡团的频率、大小、涡强等参数，使之接近于真实进气道出口段的动态流场结构特征，以更真实地模拟进发匹配过程。