【技术实现步骤摘要】
本申请涉及火箭动力设备，特别是涉及一种旋流抑制器、排气管及火箭发动机。
技术介绍
1、液体火箭发动机中广泛采用涡轮泵对低温液态推进剂进行增压。涡轮泵一般设计为有燃气蜗轮驱动的燃气涡轮机。在开式循环的火箭发动机中，涡轮燃气驱动燃气涡轮机做功后会产生废气，该废气通过排气管排出到空间或大气环境中。通常，燃气涡轮机产生的废气通常具有很高的流速，可达数百米每秒，因此可以被用来产生辅助推力。
2、涡轮排气管通常沿发动机主推力喷管的外壁面走行，其末端被设计为与主推力喷管的轴向平行。尽管如此，由于从涡轮机叶栅排出的废气速度与切向存在20°~80°的夹角，废气进入排气管时呈现为一种螺旋状流动（以下称为旋流）。由于旋流的流速快（400m/s~1200m/s），加之排气管的长度与其内径之比较小，在有限长度的排气管内旋流无法充分发展为主要沿轴向的流动，进而无法用来产生辅助推力。
3、数值模拟和实验证明，排气管的出口处旋流特征明显，且与排气管入口处相比无显著衰减。一方面，只有垂直于排气截面的气流才能产生推力，因此旋流对废气做功能力有不利影响；另一方面，旋流具有“龙卷风”效应，对下游波及到的固定元件产生不易评估的复杂作用力，造成结构可靠性设计的隐患。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对目前火箭发动机中涡轮泵排出的旋流无法产生辅助推力以及影响结构设计的问题，提供一种旋流抑制器、排气管及火箭发动机，其能够抑制进入排气管的旋流，将旋流转化为沿主流方向的辅助推力，大幅提高排气推力，并避免排气
2、一种旋流抑制器，包括：
3、壳体，呈环形设置；以及
4、格栅，填充设于所述壳体中，其中，所述格栅包括多个格栅单元，各所述格栅单元呈中空状设置，多个所述格栅单元沿所述壳体的周向拼接形成网状结构，所述网状结构固定于所述壳体的内壁。
5、在本申请的一实施例中，所述格栅单元的纵截面形状为圆形、多边形、直线拼接形、曲线拼接形或直线与曲线拼接形。
6、在本申请的一实施例中，所述格栅单元的纵截面形状为六边形，使所述格栅呈蜂巢状结构。
7、在本申请的一实施例中，所述格栅沿所述壳体的周向至少部分填充于所述壳体；
8、和/或，所述格栅沿所述壳体的轴向至少部分填充于所述壳体。
9、在本申请的一实施例中，所述格栅单元的壁厚尺寸为0.01 d ~0.05 d，其中，d为所述格栅单元的水力直径；
10、和/或，所述格栅单元的长径比为3~10。
11、在本申请的一实施例中，所述旋流抑制器还包括安装法兰，所述安装法兰设于所述壳体的至少一端，所述安装法兰沿所述壳体的径向凸出于所述壳体的外周面；
12、所述安装法兰具有均匀分布的安装孔，和/或，所述安装法兰具有环形槽，所述环形槽用于安装密封圈。
13、一种排气管，包括进口管、出口管以及如上述任一技术特征所述的旋流抑制器，所述进口管设于所述出口管的一端；
14、所述旋流抑制器设于所述进口管与所述出口管之间，和/或，所述旋流抑制器设于所述出口管远离所述进口管的一端。
15、在本申请的一实施例中，所述进口管为等截面弯管；
16、所述进口管与所述出口管之间的夹角范围为100°~170°。
17、在本申请的一实施例中，所述排气管沿x向延伸，所述旋流抑制器的整流效果采用无量纲数λ表示，其中，
18、
19、式中，u为气流进入所述排气管的速度矢量，uy为速度矢量u在y向的分量，uz为速度矢量u在z向的分量。
20、一种火箭发动机，包括燃烧室、涡轮泵以及如上述任一技术特征所述的排气管；
21、所述涡轮泵与所述燃烧室连通，用于对低温液态的推进剂进行增压，并输送至所述燃烧室中，增压后的所述推进剂在所述燃烧室中燃烧；
22、所述排气管设于所述涡轮泵的排气口，所述排气管用于排出所述涡轮泵产生的废气。
23、上述实施例的旋流抑制器、排气管及火箭发动机，在该旋流抑制器中，壳体呈环形设置，格栅填充于环形的壳体中，格栅包括多个格栅单元，格栅单元呈中空状设置，多个格栅单元沿壳体的周向拼接连接形成网状结构，网状结构的格栅位于壳体中，并固定于壳体的内壁。当旋流进入到旋流抑制器后，旋流能够被格栅分流，分别进入到各个格栅单元中，而且，进入每个格栅单元的旋流与格栅单元的内壁之间存在入射夹角，旋流进入格栅单元后，能够与格栅单元的内壁发生多次碰撞、衰减、偏转，其能够使旋流沿横向的分速度获得衰减，大部分能量转化为沿轴向的速度增量。
24、该旋流抑制器，采用网状的格栅对进入排气管的旋流进行分流、碰撞、衰减、偏转，以衰减旋流的横向分速度，使旋流的大部分能量转化为沿轴向的速度增量，以对排气管中的旋流进行抑制，将旋流转化为沿主流方向的辅助推力，大幅提高排气推力，以提高火箭发动机中涡轮泵废气产生的推力，避免旋流对涡轮泵废气做功产生不利影响，并避免排气管下游固定元件受到复杂作用力，降低结构可靠性设计的隐患，便于结构设计。
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1.一种旋流抑制器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅单元的纵截面形状为圆形、多边形、直线拼接形、曲线拼接形或直线与曲线拼接形。
3.根据权利要求2所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅单元的纵截面形状为六边形，使所述格栅呈蜂巢状结构。
4.根据权利要求1所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅沿所述壳体的周向至少部分填充于所述壳体；
5.根据权利要求1所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅单元的壁厚尺寸为0.01 D~0.05 D，其中，D为所述格栅单元的水力直径；
6.根据权利要求1至5任一项所述的旋流抑制器，其特征在于，所述旋流抑制器还包括安装法兰，所述安装法兰设于所述壳体的至少一端，所述安装法兰沿所述壳体的径向凸出于所述壳体的外周面；
7.一种排气管，其特征在于，包括进口管、出口管以及如权利要求1至6任一项所述的旋流抑制器，所述进口管设于所述出口管的一端；
8.根据权利要求7所述的排气管，其特征在于，所述进口管为等截面弯管；
9.根据权利
10.一种火箭发动机，其特征在于，包括燃烧室、涡轮泵以及如权利要求7至9任一项所述的排气管；
...【技术特征摘要】
1.一种旋流抑制器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅单元的纵截面形状为圆形、多边形、直线拼接形、曲线拼接形或直线与曲线拼接形。
3.根据权利要求2所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅单元的纵截面形状为六边形，使所述格栅呈蜂巢状结构。
4.根据权利要求1所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅沿所述壳体的周向至少部分填充于所述壳体；
5.根据权利要求1所述的旋流抑制器，其特征在于，所述格栅单元的壁厚尺寸为0.01 d~0.05 d，其中，d为所述格栅单元的水力直径；
6.根据权利要求1至5任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴力，李瑞卿，刘锋，刘业奎，王明哲，郭利明，李文鹏，
申请(专利权)人：北京宇航推进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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