[发明专利]一种用于湍流边界层流动控制的合成射流装置

说明书

本发明提出一种用于湍流边界层流动控制的合成射流装置，包括振膜激励器、输出管路、合成射流空腔；振膜激励器通过输出管路与合成射流空腔连接；合成射流空腔包括空心腔体、阻力网以及多孔盖板；空心腔体侧壁上开有若干进气口，输出管路一端连接在进气口；多孔盖板密封固定在空心腔体开口位置，多孔盖板与空心腔体形成的空腔体积固定，不随振膜激励器振膜振动而改变；多孔盖板上具有若干相同直径和开孔方向的圆孔；阻力网填充在空心腔体内；从进气口流入的气体流经阻力网后，从多孔盖板的圆孔吹出。本发明提出的多孔合成射流生成装置，可以由单个振膜振动生成多个均匀的合成射流，从而增大合成射流的作用面积，实现了湍流边界层流动控制。

技术领域

本发明涉及一种湍流边界层流动控制的装置，特别是一种多孔合成射流生成装置。

背景技术

在飞机设计中，通常面临湍流问题。相比于层流流动，湍流带来的一个重要的问题就是较高的阻力，这意味着飞行会消耗更多的能量。因而，湍流减阻一直是实际应用中一个非常重要的研究课题。通过某种方式人为的干扰湍流，即湍流边界层流动控制，从而达到减阻的效果，是湍流减阻的重要方式。合成射流是实现湍流边界层流动控制的重要手段。应用于湍流边界层流动控制时，合成射流的作用面积是决定控制效果的关键因素之一。

典型的合成射流是由激励器中振膜振动生成的，一个小孔连接空腔，空腔覆盖在激励器的振膜之上，振膜连续交替振动，形成吸、吹两个相位，将小孔附近的气体吸入和排出空腔，从而生成具有一定速度的射流。振膜式合成射流激励器结构简单，易于实现，然而，这种振膜式激励器需要把振膜360°固定，所以在振膜振动过程中，空腔横截面处不能达到同样的振幅，空腔中心振幅最大，空腔四周振幅最小，从而导致腔体内空气产生不均匀加速。因此，很难由一个振膜对应多个射流。通常的配置是一个振膜对应一个圆形开口，获得单一的合成射流，即“单振膜、单射流”。

受限于小孔尺寸，单一合成射流的作用面积较小，为了提高合成射流作用面积，需要增加合成射流数目。如果采用“单振膜、单射流”的形式，则在增加合成射流数目的同时也增加了激励器数目，引起结构设计的极大困难，因此，亟需一种能够实现“单振膜、多射流”的合成射流生成装置。

发明内容

针对现有“单振膜、单射流”形式合成射流生成装置存在的问题，本发明提出一种新型的“单振膜、多射流”的合成射流生成装置，可以由单个振膜振动生成多个均匀的合成射流，从而增大合成射流的作用面积。

本发明的技术方案为：

所述一种用于湍流边界层流动控制的合成射流装置，包括振膜激励器、输出管路、合成射流空腔；所述振膜激励器通过输出管路与合成射流空腔连接；

所述合成射流空腔包括空心腔体、阻力网以及多孔盖板；所述空心腔体侧壁上开有若干进气口，输出管路一端连接在进气口；所述多孔盖板密封固定在空心腔体开口位置，多孔盖板与空心腔体形成的空腔体积固定，不随振膜激励器振膜振动而改变；多孔盖板上具有若干相同直径和开孔方向的圆孔；所述阻力网填充在空心腔体内；从进气口流入的气体流经阻力网后，从多孔盖板的圆孔吹出。

进一步的，所述空心腔体侧壁上沿周向均匀分布多个进气口，保证输入的气体在整个空腔内都有良好的均匀性。

进一步的，所述空心腔体采用方形空腔，在方形空腔的四个侧面底部中间位置开有进气口，保证输入的气体在整个空腔内都有良好的均匀性。

进一步的，所述多孔盖板上开设的圆孔沿横向和纵向等间距排列，提高合成射流作用面积。

进一步的，所述输出管路采用多级级联方式实现振膜激励器到合成射流空腔进气口的均匀进气；其中上一级与下一级通过一分多的方式连接。

进一步的，所述空心腔体的侧壁与底部采用有机玻璃制成，所述输出管路采用硬质有机玻璃圆管。

进一步的，所述阻力网采用滤网和海绵，增强多孔盖板上各个小孔吹气的均匀性，并且保证小孔上方吹气速度沿法向迅速衰减。