一种改变射流形状的方法技术

本发明专利技术提供一种改变射流形状的方法包括：当需要维持非圆射流的射流形状时，在非圆射流的喷口尖部安装第一导流单元；当需要将圆形射流改为非圆射流时，在圆形射流的喷口安装第二导流单元；所述第一导流单元和第二导流单元均为流线型导流单元。本发明专利技术通过在喷口安装流线型导流单元来实现既可以有效维持非圆射流的形状，又可以将圆形射流改变为非圆射流。又可以将圆形射流改变为非圆射流。又可以将圆形射流改变为非圆射流。

【技术实现步骤摘要】
一种改变射流形状的方法


[0001]本专利技术涉及射流流动控制
，具体而言，涉及一种改变射流形状的方法。

技术介绍

[0002]当流体由喷口喷射到一个无限大的空间时，流动由于脱离了原限制环境，而在空间中继续流动扩散，这种流动叫射流。射流在航空航天发动机、石油化工喷射泵、农田喷灌水射流、消防喷枪水射流、气焊和气割喷射以及冶金工业等领域应用广泛。
[0003]当射流喷口的雷诺数（以喷口尺度和流速计算）大于30时为湍流射流，所以实际射流一般都是湍流射流。由于湍流脉动，射流与静止流体相掺混，周围流体被射流流体夹带，这种现象称为卷吸。由于周围流体的卷吸和掺混，射流截面不断扩大，速度减慢，流量沿程增加。在相当一段距离内，射流经历了从发展到消失的过程。所有射流的共同特点是发生卷吸、截面扩张和中心速度衰减等现象。
[0004]根据喷口的几何形状，可分为圆形射流、矩形射流和条缝形射流等。在工程应用领域中，射流的性能与工作效率密切相关。相比圆形射流，矩形射流、三角形射流等非圆形射流能够更有效地卷吸周围流体，具有更强的混合特性，这种性质使三角形射流、矩形射流等非圆形射流在过程工业中有着重要应用，比如燃烧器，混合器等。
[0005]当喷口为圆形时，其射流沿程不同流向的各个截面均呈圆形。但是，当喷口为非圆形状时，在射流出口初始一段范围内，射流形状与喷口形状基本一样，但随流向位置变化，射流形状慢慢发生变化，最后逐渐转化为圆形。比如，当矩形喷口的长宽比（Aspect ratio，AR）小于3（AR<3）时，空气射流很快地从矩形发展为圆形。因此，优化喷口结构，改善掺混性能，射流形状可控，在工程应用领域具有重要的意义。
[0006]国内外的优化射流喷口的研究工作主要集中在喷口结构参数优化、喷口流道设计以及喷口型式的设计（比如圆形喷口、环形喷口、矩形或方形喷口、条缝喷口）等喷口整体的外形结构方面。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种改变射流形状的方法，以实现既可以有效维持非圆射流的形状，又可以将圆形射流改变为非圆射流。
[0008]本专利技术提供的一种改变射流形状的方法，包括：当需要维持非圆射流的射流形状时，在非圆射流的喷口尖部安装第一导流单元；当需要将圆形射流改为非圆射流时，在圆形射流的喷口安装第二导流单元；所述第一导流单元和第二导流单元均为流线型导流单元。
[0009]在一些实施例中，所述第一导流单元的表面为翼型、底面为矩形平面。
[0010]在一些实施例中，所述第一导流单元的尺寸如下：所述第一导流单元的翼型弦长c1与非圆射流的喷口深度X1相等；所述第一导流单元的宽度d1满足：0.03L≤d1≤0.1L，其中，L为非圆射流的喷口的
短边边长；所述第一导流单元的最大厚度t1满足：0.1d1≤t1≤0.2d1。
[0011]在一些实施例中，所述第一导流单元与非圆射流的喷口相邻壁的距离Y满足：0.5d1≤Y≤d1。
[0012]在一些实施例中，所述第一导流单元在非圆射流的每个喷口尖部安装2个。
[0013]在一些实施例中，所述第二导流单元的表面为翼型、底面为与圆形射流的喷口相匹配的曲面。
[0014]在一些实施例中，所述第二导流单元的尺寸如下：所述第二导流单元的翼型弦长c2与圆形射流的喷口深度X2相等；所述第二导流单元的宽度d2满足：0.03D≤d2≤0.1D，其中，D为圆形射流的喷口的截面直径；所述第二导流单元的最大厚度t2满足：0.1d2≤t2≤0.2d2。
[0015]在一些实施例中，所述第二导流单元的数量与目标非圆射流的形状边数一致。
[0016]在一些实施例中，所述翼型为NACA翼型、超临界翼型或超声速翼型。
[0017]在一些实施例中，所述第一导流单元和第二导流单元的两个侧棱采用圆弧过渡。
[0018]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术根据使用需求，既可以维持三角形、矩形、多边形等非圆形喷口射流沿程的形状，又可以改变圆形喷口射流的形状；2、本专利技术不改变原喷口整体外形，只在非圆形喷口尖部或者圆形喷口增加导流单元，即维持了原喷口具有的对原工程应用问题的有利适用特性，又发挥了导流单位有效控制射流形状的作用；3、导流单元采用流线型，对射流噪声影响不大。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例中第一导流单元的三视示意图（图中左上：侧视图；图中左下：俯视图；图中右上：正视图）。
[0021]图2为本专利技术实施例中在矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元的局部示意图。
[0022]图3为本专利技术实施例中在矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元的结构示意图。
[0023]图4为本专利技术实施例中在三角形射流的喷口尖部安装第一导流单元的结构示意图。
[0024]图5为本专利技术实施例中第二导流单元的三视示意图（图中左上：侧视图；图中左下：俯视图；图中右上：正视图）。
[0025]图6为本专利技术实施例中在圆形射流的喷口安装第二导流单元改变为矩形射流的结构示意图。
[0026]图7为本专利技术实施例中在圆形射流的喷口安装第二导流单元改变为三角形射流的
结构示意图。
[0027]图8a为本专利技术实施例中矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元前射流沿程不同流向横截面的速度云图（流向距离为0.43Dn）。
[0028]图8b为本专利技术实施例中矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元后射流沿程不同流向横截面的速度云图（流向距离为0.43Dn）。
[0029]图8c为本专利技术实施例中矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元前射流沿程不同流向横截面的速度云图（流向距离为1.51Dn）。
[0030]图8d为本专利技术实施例中矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元后射流沿程不同流向横截面的速度云图（流向距离为1.51Dn）。
[0031]图8e为本专利技术实施例中矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元前射流沿程不同流向横截面的速度云图（流向距离为2.48Dn）。
[0032]图8f为本专利技术实施例中矩形射流的喷口尖部安装第一导流单元后射流沿程不同流向横截面的速度云图（流向距离为2.48Dn）。
[0033]图9a为本专利技术实施例中矩形射流喷口尖部安装第一导流单元前射流流向同一横截面的PIV（粒子图像测速）试验测量涡量云图（流向距离为2.48Dn）。
[0034]图9b为本专利技术实施例中矩形射流喷口尖部安装第一导流单元后射流流向同一横截面的PIV（粒子图像测速）试验测量涡量云图（流向距离为2.48Dn）。
[0035]其中，Dn表示矩形射流的喷口当量直径；U Velocity为射流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改变射流形状的方法，其特征在于，所述方法包括：当需要维持非圆射流的射流形状时，在非圆射流的喷口尖部安装第一导流单元；当需要将圆形射流改为非圆射流时，在圆形射流的喷口安装第二导流单元；所述第一导流单元和第二导流单元均为流线型导流单元。2.根据权利要求1所述的改变射流形状的方法，其特征在于，所述第一导流单元的表面为翼型、底面为矩形平面。3.根据权利要求2所述的改变射流形状的方法，其特征在于，所述第一导流单元的尺寸如下：所述第一导流单元的翼型弦长c1与非圆射流的喷口深度X1相等；所述第一导流单元的宽度d1满足：0.03L≤d1≤0.1L，其中，L为非圆射流的喷口的短边边长；所述第一导流单元的最大厚度t1满足：0.1d1≤t1≤0.2d1。4.根据权利要求3所述的改变射流形状的方法，其特征在于，所述第一导流单元与非圆射流的喷口相邻壁的距离Y满足：0.5d1≤Y≤d1。5.根据权利要求4所述的改变射流形状的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金玲，邓小兵，章荣平，梁勇，王学，练真增，刘晓林，张俊龙，任忠才，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：