CN104549805A - 一种自激振荡射流发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种自激振荡射流发生装置，它包括入口段，振荡腔，反馈回路和喷口；入口段位于该装置左端，振荡腔位于该装置中间，喷口位于该装置右端，三者之间彼此顺序连接；即入口段连接振荡腔，振荡腔连接喷口，在振荡腔出口附近有复数条反馈回路连接到振荡腔入口处。该装置对液体及气体工质均可产生自激振荡射流，而且不需要任何可动部件，使用方便，结构简单、紧凑，用于液体雾化、强化换热、流动控制、清洗、切割、破碎工具等领域。

Description

一种自激振荡射流发生装置

技术领域

本发明涉及一种自激振荡射流发生装置，利用柯安达效应及流体逻辑反馈，使流体产生周期性振荡并经喷口喷出，产生自激振荡的射流。此装置主要应用在液体振荡雾化及强化换热领域，也可应用在流动控制、清洗、切割、破碎工具等领域。

背景技术

振荡射流在液体雾化、强化换热、清洗、切割等领域有重要应用。当射流从喷口喷出时，自激振荡会加速射流失稳，从而促进射流的破碎及雾化。对于强化换热，振荡射流会破坏边界层，提高对流换热系数，使换热加强。在射流切割和清洗领域，振荡的射流会提高冲击效果。以往使射流产生振荡的方法都是外加可往复运动的机构对射流进行强迫扰动，而往复运动机构往往结构复杂，会增加很多额外的重量和维护成本。

因此本发明利用流体接近凸出的固体表面时会改变其运动方向的性质——即柯安达效应，以及流体反馈回路，实现射流的自激振荡。本发明的装置体积小，结构简单，产生的自激振荡明显，振幅大。自激振荡的频率可通过改变反馈回路的长度进行调节。

发明内容

本发明涉及一种自激振荡射流发生装置。图1a-c为本发明的原理图。结合图1a-c对本发明原理的说明如下：流体从入口段流入装置内部，进入振荡腔后形成一股射流。这股射流具有双稳态——即在柯安达效应的作用下，射流具有偏转向振荡腔上、下任一表面的可能性，而且偏转向上表面和下表面的概率是相等的。假设射流偏转向振荡腔的上表面(如图1.a)，则在振荡腔靠近出口位置会有一小部分射流沿着靠近上表面的反馈回路流到振荡腔入口位置(如图1.b)。沿反馈回路流到振荡腔入口位置的小股射流与主射流相互作用，使得主射流偏离振荡腔上表面，转而偏转向振荡腔下表面(如图1.c)。在靠近振荡腔出口位置，一小部分射流沿着靠近下表面的反馈回路流到振荡腔入口位置，使得主射流又偏转向振荡腔上表面。该过程周而复始，从而在振荡腔内引起周期压力振荡。当主射流从喷口喷出时，形成自激振荡的射流。

本发明一种自激振荡射流发生装置：具体包括入口段，振荡腔，反馈回路和喷口。它们之间的位置连接关系是：入口段位于该装置左端，振荡腔位于该装置中间，喷口位于该装置右端；三者之间彼此顺序连接，即入口段连接振荡腔，振荡腔连接喷口，在振荡腔出口附近有若干条反馈回路连接到振荡腔入口处。

其中，振荡腔出口处有向腔内凸出的部分，使射流在柯安达效应的作用下发生偏转。

其中，喷口处可设置一楔形物体，形成双股自激振荡间歇射流。

其中，流动工质既可为液体，也可为气体。

优点及功效：本发明一种自激振荡射流发生装置的优点是：无需额外的往复运动机构，只依靠装置内流体通道的布置，即可产生自激振荡的单股或多股射流，且振荡幅度大，振荡频率可通过调整流体通道的结构参数进行调节。

附图说明：

图1a：主射流进入振荡腔后偏转向上表面的过程。

图1b：小股射流沿反馈回路流至振荡腔入口的过程。

图1c：因小股射流的作用，主射流向下表面偏转的过程。

图2：自激振荡射流发生装置。

图3：自激振荡双股间歇射流发生装置。

图中标号说明如下：

入口段1；振荡腔2；反馈回路3；反馈回路4；喷口5；楔形物6；振荡腔入口21；振荡腔出口22；振荡腔上表面23；振荡腔下表面24。

具体实施方式：

图1a-c为本发明的原理图。

实施例一：

一种自激振荡射流发生装置实施例如图2所示，主要由入口段1、振荡腔2、反馈回路3、反馈回路4和喷口5组成。流动工质为液体。入口段1为收缩状，可以对液体加速。入口段1的末端与振荡腔2的入口21相连。振荡腔为一长方体方腔，具有上表面23和下表面24。振荡腔出口22与喷口5相连。在振荡腔出口22与振荡腔入口21之间布置上下两条反馈回路3和4。

该装置工作时，待雾化液体流入后经入口段1加速，形成主射流从振荡腔入口21喷入振荡腔2。根据柯安达效应，射流有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。因此射流在振荡腔2内流动时，具有偏转向振荡腔2的上、下表面的倾向，而且偏转向上表面23和下表面24的概率是相等的，即射流具有双稳性。假设射流在随机因素的作用下向上表面23偏转，在流到振荡腔出口22时，一小部分液体从反馈回路3流向振荡腔入口21。这小部分液体在振荡腔入口21处与主射流发生相互作用，使得主射流偏转向下表面24。射流沿着下表面24流到振荡腔出口22时，又有一小部分液体从反馈回路4流向振荡腔入口21，在此与主射流发生作用，使得主射流再次偏转向上表面23，此过程得以循环进行，从而产生自激振荡。主射流从喷口5喷出，从而产生自激振荡射流。由于自激振荡的射流非常不稳定，使液体雾化效果得到改善。

实施例二：

一种自激振荡双股间歇射流发生装置的实施例如图3所示，实施例二与实施例一的主要区别是：喷口5处设置一楔形物体6。该装置工作时，流体流入后经入口段1加速，形成主射流从振荡腔入口21喷入振荡腔2。假设射流在随机因素的作用下向上表面23偏转，在流到振荡腔出口22时，主射流从楔形物体6上方喷出，形成相位为0°的主射流。同时，一小部分液体从反馈回路3流向振荡腔入口21。这一小部分液体在振荡腔入口21处与主射流发生相互作用，使得主射流偏转向下表面24。射流沿着下表面24流到振荡腔出口22时，主射流从楔形物体6下方喷出，形成与前一股从楔形物体6上方喷出的主射流相位相差180°的第二股主射流。同时，又有一小部分液体从反馈回路4流向振荡腔入口21，在此与主射流发生作用，使得主射流再次偏转向上表面23，此过程得以循环进行，从而产生在楔形物体6上、下方间歇喷射的两股射流。

Claims (4)

1.一种自激振荡射流发生装置，其特征在于：它包括入口段，振荡腔，反馈回路和喷口；入口段位于该装置左端，振荡腔位于该装置中间，喷口位于该装置右端；三者之间彼此顺序连接，即入口段连接振荡腔，振荡腔连接喷口，在振荡腔出口附近有复数条反馈回路连接到振荡腔入口处。

2.根据权利要求1所述的一种自激振荡射流发生装置，其特征在于：振荡腔出口处有向腔内凸出的部分，使射流在柯安达效应的作用下发生偏转。

3.根据权利要求1所述的一种自激振荡射流发生装置，其特征在于：喷口处设置一楔形物体，形成双股自激振荡间歇射流。

4.根据权利要求1所述的一种自激振荡射流发生装置，其特征在于：流动工质既能为液体，也能为气体。