异型组合喷口射流腔制造技术

本发明专利技术涉及一种异型组合喷口射流腔，包括异型组合喷嘴和射流腔，采用嵌套式的喷嘴结构以改善径向的流场，实现整个受限空间区域内的均匀散热；其中所述的异型组合喷嘴由中心区域的分支和外围的不连续带状结构组合而成，在进气管或射流腔进口施加气流脉动，经过射流腔内的传递再诱导射流的脉动响应，最终在冲击腔内形成受限脉动射流的冲击作用，构成进气管脉冲激励‑射流腔‑冲击腔模型。由于射流腔和冲击腔的容腔效应，进气管‑射流腔‑射流孔模型中的脉冲射流无论在时域还是频域上都将发生非线性的变化响应。

【技术实现步骤摘要】
异型组合喷口射流腔
本专利技术涉及脉冲射流
，具体涉及一种异型组合喷口射流腔。
技术介绍
随着对冲击传热效率要求的进一步提高，传统的强化传热手段已不能满足现在高传热效率的需求，因此近年来提出了相应的被动强化传热和主动强化传热策略，本专利技术即为一种通过增加射流腔及改变喷口为异型组合结构的被动强化换热方式。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出了一种新型的异型组合喷嘴，采用嵌套式的喷嘴结构以改善径向的流场实现整个受限空间区域内的均匀散热。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种异型组合喷口射流腔，包括异型组合喷嘴和射流腔，采用嵌套式的喷嘴结构以改善径向的流场，实现整个受限空间区域内的均匀散热；其中所述的异型组合喷嘴由中心区域的分支和外围的不连续带状结构组合而成，异型组合喷嘴的中心分支的单支长度为l，周围环形带的宽度为t，环形带的中心角为α，对应圆的内径为r1，外径为r2，当量直径为de；在异型组合喷嘴前安装射流腔，射流腔的高度为Hc，底面半径为Dc；在进气管或射流腔进口施加气流脉动，经过射流腔内的传递再诱导射流的脉动响应，最终在冲击腔内形成受限脉动射流的冲击作用，构成进气管脉冲激励-射流腔-冲击腔模型。其中，所述的异型组合喷嘴为一字形喷嘴。进一步的，所述一字形喷嘴的结构参数为：宽度t2mm，中心角α120°，内径r16.48mm，外径r28.48mm，中心分支的单支长度l6.48mm，当量直径de10mm。其中，所述的异型组合喷嘴为Y形喷嘴。r>进一步的，所述Y形喷嘴的结构参数为：宽度t2mm，中心角α60°，内径r15.70mm，外径r27.70mm，中心分支的单支长度l5.70mm，当量直径de10mm。其中，所述的异型组合喷嘴为十字形喷嘴。进一步的，所述十字形喷嘴的结构参数为：宽度t2mm，中心角α30°，内径r16.05mm，外径r28.05mm，中心分支的单支长度l6.05mm，当量直径de10mm。由于射流腔和冲击腔的容腔效应，所述的进气管脉冲激励-射流腔-冲击腔模型中的脉冲射流无论在时域还是频域上都将发生非线性的变化响应。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在受限的射流冲击换热结构中，将射流腔出口改变为异型组合结构。本专利技术与独立的自由射流脉动激励方式相比[见图1(a)]，由于射流腔和冲击腔的容腔效应，进气管-射流腔-射流孔模型中的脉冲射流无论在时域还是频域上都将发生非线性的变化响应。附图说明图1：脉冲射流应用方式示意图。图2：异型组合喷口结构示意图。图3：异型组合喷口射流腔实验装置。图4：不同工作频率f下靶板表面的努赛尔数径向分布。图5：不同冲击间距下射流冲击靶板表面周向线平均努塞尔数随频率变化的径向分布。图6：不同频率下4d范围内面积平均努塞尔数随冲击间距的变化。图7：不同频率和冲击间距下靶板表面努赛尔数云图。图8：不同频率和冲击间距下靶板表面努赛尔数云图。图9：三种异型组合喷嘴受限脉冲射流靶板4d区间内的面平均努赛尔数。图10：三种异型组合喷嘴脉冲射流对应靶板表面的努塞尔数云图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种异型组合喷口射流腔，采用嵌套式的喷嘴结构以改善径向的流场实现整个受限空间区域内的均匀散热。所使用的实验装置如图3所示。射流喷嘴前设计安装射流腔，射流腔的高度为Hc，底面半径为Dc，采用的异型组合喷嘴结构如图2所示，以期改善冲击射流换热效果。本专利技术中采用的新型的异型组合喷嘴由中心区域的分支和外围的不连续带状结构组合而成，它们的参数主要特征参数包括中心区域分支和周围环形带的宽度t，环形带的中心角α，对应圆的内径r1，外径r2以及中心分支的单支长度l，三个异型组合喷嘴的半圆边直径即为宽度t。这些参数见表1中。表1异型组合喷嘴的几何尺寸一、基准圆孔和射流腔的换热图4为对于基准圆孔(不带射流腔)和基准射流腔(带有射流腔)，不同的工作频f下，平均努赛尔数Nuavg径向分布。在脉冲占空比DC＝0.5时，各个冲击间距H/d下，脉冲频率f在5Hz-20Hz范围内，基准圆孔和基准射流腔脉冲射流平均努赛尔数Nuavg均随着工作频率f的增加而增加。对于基准圆管，冲击间距H/d＝4时，随着频率f的增大，在f＝20Hz，径向方向上会出现双峰值的现象，但位于径向位置r/d＝1.5的第二个峰值不明显；对于基准射流腔，随着频率增加，滞止中心位置的努赛尔数分布在核心区域的均匀分布逐渐变为单调下降，但努赛尔数降低的速度随直径r/d方向逐渐增加然后减小。相比基准圆孔喷嘴，附加有射流腔的喷嘴，冲击靶面表面的换热有所提高。二、异型组合喷嘴射流腔图5所示为三叉异型组合喷嘴NO.2射流冲击靶板表面周向线平均努塞尔数的径向分布随频率变化的情况，其中实验工况均为雷诺数Re＝10000和脉冲占空比DC＝0.5。由图可得，随着工作频率f的增加，靶板表面的局部努塞尔数也随之一起增加。对比图4和图5数据，相比基准射流腔，带有射流腔的异型组合喷嘴在小冲击间距下的强化换热效果明显，大冲击间距下没有优势。图6为脉冲射流冲击的靶板表面4d范围内面积平均的努赛尔数值随着冲击间距比H/d的变化趋势，可以发现各个频率下，面平均努赛尔数值均在H/d＝2时取得最大值，然而值得注意的是，在f＝20Hz时，面平均努赛尔数在H/d≥2时的下降速度明显趋于平缓。如图7所示为脉冲射流冲击靶板表面局部努塞尔数的云图分布情况，由图可得随着频率增大各个区域的局部努赛尔数也随之增大。为对比三种异型组合孔板喷嘴的射流冲击换热性能，在DC＝0.5，H/d＝1～4，Re＝10000～20000和f＝10Hz的工况下对靶板表面的换热性能进行测量，得到的靶板表面线平均努赛尔数沿径向的分布如图8所示。由图可得，在大部分实验工况下，四分支的异型组合喷嘴NO.3都在整个径向区域内具有最高的努赛尔数，表现出优异的射流换热性能；而三分支的异型组合喷嘴NO.2次之，两分支的异性组合喷嘴NO.1的最差。在径向的平均努赛尔数分布方面，三分支和四分支的异型组合喷嘴均呈现出线平均努赛尔数随着半径的增大而逐渐减小的情况，而当H/d＝1和2时，两分支的异型组合喷嘴则在r/d<1范围内取得相近的线平均努赛尔数值。如图9所示为不同组合结构的喷嘴在受限空间内脉冲射流换热靶板在以滞止点中心为圆心的4d圆形范围内的面积平均努赛尔数随着冲击间距比H/d的变化趋势。对比可以发现，Re＝10000时，其中三分支和四分支的喷嘴的面积平均努赛尔数随着冲击间距比的增大先增加而后减小，在H/d＝2时取得最大值，而两分支喷嘴则呈现面积平均努赛尔数和冲击间距比负相关。在Re＝20000时，三分支和两分支异型组合喷嘴对应面积平均努赛尔数在H/d＝2时取得峰值，而四分支则随着冲击间距比增大，冲击换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异型组合喷口射流腔，其特征在于：包括异型组合喷嘴和射流腔，采用嵌套式的喷嘴结构以改善径向的流场，实现整个受限空间区域内的均匀散热；其中所述的异型组合喷嘴由中心区域的分支和外围的不连续带状结构组合而成，异型组合喷嘴的中心分支的单支长度为l，周围环形带的宽度为t，环形带的中心角为α，对应圆的内径为r

【技术特征摘要】
1.一种异型组合喷口射流腔，其特征在于：包括异型组合喷嘴和射流腔，采用嵌套式的喷嘴结构以改善径向的流场，实现整个受限空间区域内的均匀散热；其中所述的异型组合喷嘴由中心区域的分支和外围的不连续带状结构组合而成，异型组合喷嘴的中心分支的单支长度为l，周围环形带的宽度为t，环形带的中心角为α，对应圆的内径为r1，外径为r2，当量直径为de；在异型组合喷嘴前安装射流腔，射流腔的高度为Hc，底面半径为Dc；在进气管或射流腔进口施加气流脉动，经过射流腔内的传递再诱导射流的脉动响应，最终在冲击腔内形成受限脉动射流的冲击作用，构成进气管脉冲激励-射流腔-冲击腔模型。


2.根据权利要求1所述的异型组合喷口射流腔，其特征在于：所述的异型组合喷嘴为一字形喷嘴。


3.根据权利要求2所述的异型组合喷口射流腔，其特征在于：所述一字形喷嘴的结构参数为：宽度t2mm，中心角α120°，内径r16.48mm，外径r28.48mm，中心分支的单支长度l6.48mm，当量直径de10mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐婵，张靖周，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32