CN111623010B - 一种脉冲扫射式流体振荡激励器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种脉冲扫射式流体振荡激励器，包括第一部分流体振荡器，和至少一个第二部分流体振荡器，所述第一部分流体振荡器包括一个第一部分进口、两个第一部分出口、以及至少一个用于周期性地使流体从两个出***替出去的第一部分反馈通道，所述第二部分流体振荡器包括一个第二部分进口、一个第二部分出口，以及至少一个用于周期性地改变第二部分出***流方向的第二部分反馈通道，所述第一部分流体振荡器至少一个第一部分出口连接有所述第二部分流体振荡器。本实施例通过将两种形式的流体振荡器融合，形成脉冲扫射式流体振荡激励器，使得在激励器的出口形成速度大小和方向均发生振荡变化的激励射流。

Description

一种脉冲扫射式流体振荡激励器

技术领域

本公开涉及一种流体振荡器，尤其涉及一种脉冲扫射式流体振荡激励器。

背景技术

主动流动控制是在流动环境中直接注入合适的扰动模式以与***的内在模式相耦合，达到以小的能量消耗获取高的控制效益，起到“四两拨千斤”的控制作用。与传统的被动控制方法或稳态吹吸方法相比，基于周期性非稳态激励的主动流动控制方法效率更高。这些周期性非稳态的扰动可以由各种激励器产生。相比较其他类型的激励器，流体振荡器没有任何活动部件，能在一定的稳态进口流体压力下，在出口处产生振荡射流。由于其振荡流动完全是自激发和自维持的，完全依靠自身内部的流体特性，所以它的可靠性和鲁棒性具有天然优势。并且其工作频率范围宽广，从几十赫兹到几万赫兹；射流速度可实现从亚音速到超音速的变化。

目前已有的流体振荡器主要可以分为两大类，第一大类为脉冲射流式流体振荡器，另外一大类为扫射流式流体振荡器。

脉冲式射流振荡器的特点是：含有一个进口，两个出口。在稳态的进口条件下，即进口流量不发生变化的情况下，主流动在两个出***替的流出，在每个出口处，沿出口通道方向，形成了脉冲式的射流。而扫射流式流体振荡器的特点是：只含有一个出口和一个出口。在稳态的进口条件下，即进口流量不发生变化的情况下，主流动在出口处的速度绝对值不发生变化，但是其方向在一定的角度范围内以一定的频率摆动，形成扫射式的射流。上述两种振荡器均无法在出口形成速度大小和方向均发生振荡变化的激励射流。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种脉冲扫射式流体振荡激励器，具体实现方式：

一种脉冲扫射式流体振荡激励器，包括第一部分流体振荡器，和至少一个第二部分流体振荡器，所述第一部分流体振荡器包括一个第一部分进口、两个第一部分出口、以及至少一个用于周期性地使流体从两个出***替出去的第一部分反馈通道，所述第二部分流体振荡器包括一个第二部分进口、一个第二部分出口，以及至少一个用于周期性地改变第二部分出***流方向的第二部分反馈通道，所述第一部分流体振荡器至少一个第一部分出口连接有所述第二部分流体振荡器。

进一步地，所述第一部分流体振荡器为脉冲式射流振荡器，所述第一部分流体振荡器还包括：第一侧壁通道和第二侧壁通道，两个所述第一部分出口分别为第一出口和第二出口；

所述第一部分进口通过所述第一侧壁通道与所述第一出口连通；所述第一部分进口通过所述第二侧壁通道与所述第二出口连通。

进一步地，所述第一部分反馈通道的数量为两个，分别为第一反馈通道和第二反馈通道；所述第一侧壁通道靠近所述第一出口设有第一反馈出口；所述第二侧壁通道靠近所述第二出口设有第二反馈出口；所述第一部分进口连通有第一反馈回口和第二反馈回口，所述第一反馈出口与所述第一反馈回口通过所述第一反馈通道连通；所述第二反馈出口与所述第二反馈回口通过所述第二反馈通道连通。

进一步地，所述第一部分反馈通道的数量为一个，所述第一部分进口与所述第一侧壁通道和所述第二侧壁通道的连接部设有第一反馈口和第二反馈口，所述第一反馈口与所述第二反馈口通过所述第一部分反馈通道连通。

进一步地，所述第一部分流体振荡器包括第一扫射式流体振荡器和分流楔，所述分流楔设置于所述第一扫射式流体振荡器的出口，使得所述第一扫射式流体振荡器的出口分为第一出口和第二出口，并且所述分流楔左右侧壁与所述第一扫射式流体振荡器出口的左右内侧壁之间形成第一侧壁通道和第二侧壁通道。

进一步地，所述第一扫射式流体振荡器包括第一流动室，所述第一部分进口依次通过所述第一流动室和所述第一侧壁通道与所述第一出口连通，所述第一部分进口依次通过所述第一流动室和所述第二侧壁通道与所述第二出口连通。

进一步地，所述第一部分反馈通道的数量为两个，分别为第一反馈通道和第二反馈通道，所述第一流动室靠近其出口位置设有第一反馈出口和第二反馈出口，所述第一流动室靠近其进口位置设置有第一反馈回口和第二反馈回口；所述第一反馈出口与所述第一反馈回口通过所述第一反馈通道连通；所述第二反馈出口与所述第二反馈回口通过所述第二反馈通道连通。

进一步地，所述第二部分流体振荡器包括第二扫射式流体振荡器，所述第二扫射式流体振荡器包括第二流动室，所述第二部分进口通过所述第二流动室与所述第二部分出口连通；

所述第二部分反馈通道的数量为两个，分别为第三反馈通道和第四反馈通道，所述第二流动室靠近其出口位置设有第三反馈出口和第四反馈出口，所述第二流动室靠近其进口位置设置有第三反馈回口和第四反馈回口；所述第三反馈出口与所述第三反馈回口通过所述第三反馈通道连通；所述第四反馈出口与所述第四反馈回口通过所述第四反馈通道连通。

进一步地，所述第一部分流体振荡器的振荡频率为f1，所述第二部分流体振荡器的振荡频率为f2，其中f1≤f2/2。

进一步地，所述第一部分反馈通道的长度为L1，所述第二部分反馈通道的长度为L2，其中L1≥2*L2。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是实施例一的脉冲扫射式流体振荡激励器的结构示意图；

图2是实施例一的脉冲扫射式流体振荡激励器的另一种结构示意图；

图3是实施例一的第一部分流体振荡器的结构示意图；

图4是本公开的第二部分流体振荡器的结构示意图；

图5是本公开实施例二的脉冲扫射式流体振荡激励器的结构示意图；

图6是本公开实施例三的脉冲扫射式流体振荡激励器的结构示意图；

第一部分流体振荡器1、第一部分进口11、第一部分出口12、第一出口121、第二出口122、第一部分反馈通道13、第一反馈通道131、第二反馈通道132、第一侧壁通道14、第二侧壁通道15、第一反馈出口16、第二反馈出口17、第一反馈回口18、第二反馈回口19、第二部分流体振荡器2、第二部分进口21、第二部分出口22、第二部分反馈通道23、第三反馈通道231、第四反馈通道232、第三反馈出口25、第四反馈出口26、第三反馈回口27、第四反馈回口28、第一反馈口31、第二反馈口32、第一扫射式流体振荡器41、分流楔42、第一流动室43。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

实施例一

参照图1-图3，一种脉冲扫射式流体振荡激励器，包括第一部分流体振荡器1，和至少一个第二部分流体振荡器2，所述第一部分流体振荡器1包括一个第一部分进口11、两个第一部分出口12、以及至少一个用于周期性地使流体从两个出***替出去的第一部分反馈通道13，所述第二部分流体振荡器2包括一个第二部分进口21、一个第二部分出口22，以及至少一个用于周期性地改变第二部分出口22射流方向的第二部分反馈通道23，所述第一部分流体振荡器1至少一个第一部分出口12连接有所述第二部分流体振荡器2。

本实施例通过将两种形式的流体振荡器融合，形成脉冲扫射式流体振荡激励器，使得在激励器的出口形成速度大小和方向均发生振荡变化的激励射流。

参照图1-图3，本实施例中，所述第一部分流体振荡器1为脉冲式射流振荡器，所述第一部分流体振荡器1还包括：第一侧壁通道14和第二侧壁通道15，两个所述第一部分出口12分别为第一出口121和第二出口122；

所述第一部分进口11通过所述第一侧壁通道14与所述第一出口121连通；所述第一部分进口11通过所述第二侧壁通道15与所述第二出口122连通。

所述第一部分反馈通道13的数量为两个，分别为第一反馈通道131和第二反馈通道132；所述第一侧壁通道14靠近所述第一出口121设有第一反馈出口16；所述第二侧壁通道15靠近所述第二出口122设有第二反馈出口17；所述第一部分进口11连通有第一反馈回口18和第二反馈回口19，所述第一反馈出口16与所述第一反馈回口18通过所述第一反馈通道131连通；所述第二反馈出口17与所述第二反馈回口19通过所述第二反馈通道132连通。

参照图1和图4，本实例中，所述第二部分流体振荡器2包括第二扫射式流体振荡器，所述第二扫射式流体振荡器包括第二流动室24，所述第二部分进口21通过所述第二流动室24与所述第二部分出口22连通。

参照图1-图4，所述第二部分反馈通道23的数量为两个，分别为第三反馈通道231和第四反馈通道232，所述第二流动室24靠近其出口位置设有第三反馈出口25和第四反馈出口26，所述第二流动室24靠近其进口位置设置有第三反馈回口27和第四反馈回口28；所述第三反馈出口25与所述第三反馈回口27通过所述第三反馈通道231连通；所述第四反馈出口26与所述第四反馈回口28通过所述第四反馈通道232连通。

参照图1-图4，本实施例中，所述第一部分流体振荡器1基于康达效应，射流从所述第一部分进口11进入所述第一部分流体振荡器1内后，将附着在所述第一侧壁通道14或所述第二侧壁通道15其中的一个，当射流附着到所述第一侧壁通道14时，由于所述第一出口121处的阻力限制，流体的一部分进入所述第一反馈通道131，并导致所述第一部分流体振荡器1左侧的压力增加，这种压力增加，加上射流的横向扰动，导致射流切换到另一侧，在射流方向切换后，在所述第一部分流体振荡器1的右侧产生相同的现象，并导致自持振荡行为，脉冲射流交替地离开所述第一出口121和所述第二出口122，分别进入所述第二部分流体振荡器2。

而所述第二部分流体振荡器2在康达效应的影响下，进入所述第二部分反馈通道23内的回流会激发自激振荡，并导致所述第二部分出口22产生的流动在与出口平面夹角15°～165°之间来回摆动。

由于所述第一部分流体振荡器1在所述第一出口121和所述第二出口122形成了脉冲振荡式的流动，从而使得所述第二部分流体振荡器2的进口流量也是脉冲振荡式的，进而导致所述第二部分的出***流不仅在流动方向上产生振动，在流量和速度上也产生振荡。

根据需要的配置，在所述第一部分流体振荡器1的所述第一出口121和所述第二出口122可以选择其中任意一个连接所述第二部分流体振荡器2，此时连接有所述第二部分流体振荡器2的所述第二部分出口22能够产生脉冲扫射型振荡射流，即方向和流量、速度同时发生变化的射流；而在未连接所述第二部分流体振荡器2的所述第一部分出口12则产生脉冲型振荡射流，即流量和速度发生变化的射流。

根据需要的配置，在所述第一部分流体振荡器1的所述第一出口121和所述第二出口122可以分别连接一个所述第二部分流体振荡器2。两个所述第二部分流体振荡器2相对独立工作，使得两个所述第二部分出口22均产生脉冲扫射型振荡射流。

实施例二

参照图5，本实施例与实施例一基本相同，其不同之处在于，所述第一部分反馈通道13的数量为一个，所述第一部分进口11与所述第一侧壁通道14和所述第二侧壁通道15的连接部设有第一反馈口31和第二反馈口32，所述第一反馈口31与所述第二反馈口32通过所述第一部分反馈通道13连通。

本实施例由于只有一个所述第一部分反馈通道13，其振荡的产生主要是依靠压缩波和膨胀波以声速在所述第一部分反馈通道13中的传播，当射流紧贴在所述第二侧壁通道15时，射流的卷吸作用使得所述第二反馈口32的压力下降，压力降低产生了膨胀波在所述第一部分反馈通道13中传播，同时，当射流靠向第二侧壁通道15时，所述第一出口121处的压力就会作用到所述第一反馈口31上，使得其压力突然升高，导致所述第一部分反馈通道13产生一个从所述第一反馈口31开始的压缩波，当这些扰动通过所述第一部分反馈通道13传递到所述第二反馈口32时，射流就在所述第一侧壁通道14和所述第二侧壁通道15之间振荡，从而在所述第一出口121和所述第二出口122形成脉冲振荡式的流动。

实施例三

参照图6，本实施例与实施例一基本相同，其不同之处在于，所述第一部分流体振荡器1包括第一扫射式流体振荡器41和分流楔42，所述分流楔42设置于所述第一扫射式流体振荡器41的出口，使得所述第一扫射式流体振荡器41的出口分为第一出口121和第二出口122，并且分流楔42左右侧壁与所述第一扫射式流体振荡器41出口的左右内侧壁之间形成第一侧壁通道14和第二侧壁通道15。本实施例通过所述分流楔42从而将所述第一扫射式流体振荡器41转变为脉冲式流体振荡器。

所述第一扫射式流体振荡器41包括第一流动室43，所述第一部分进口11依次通过所述第一流动室43和所述第一侧壁通道14与所述第一出口121连通，所述第一部分进口11依次通过所述第一流动室43和所述第二侧壁通道15与所述第二出口122连通。

所述第一部分反馈通道13的数量为两个，分别为第一反馈通道131和第二反馈通道132，所述第一流动室43靠近其出口位置设有第一反馈出口16和第二反馈出口17，所述第一流动室43靠近其进口位置设置有第一反馈回口18和第二反馈回口19；所述第一反馈出口16与所述第一反馈回口18通过所述第一反馈通道131连通；所述第二反馈出口17与所述第二反馈回口19通过所述第二反馈通道132连通。

参照图1-图6，本公开的脉冲扫射式流体振荡激励器，其主振荡频率，由第一部分流体振荡器1决定，所述第一部分反馈通道13的长度越长，其频率越小，为了确保在所述第二部分出口22能够产生脉冲扫射型振荡射流，所述第一部分流体振荡器1的振荡频率为f1，所述第二部分流体振荡器2的振荡频率为f2，其中f1≤f2/2。所述第一部分反馈通道13的长度为L1，所述第二部分反馈通道23的长度为L2，其中L1≥2*L2。

根据需要的配置，可以改变所述第一部分反馈通道13和所述第二部分反馈通道23的长度比例，从而改变所述第二部分出口22射流脉冲分量和扫射分量的比例。

在实际应用中，由于流体振荡激励器的几何结构尺寸确定，可以通过改变第一部分进口11的压力和流量，来改变第二部分出口22的振荡射流的工作频率和射流速度分布。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，包括第一部分流体振荡器，和至少一个第二部分流体振荡器；

所述第一部分流体振荡器包括一个第一部分进口、两个第一部分出口、以及至少一个用于周期性地使流体从两个出***替出去的第一部分反馈通道；

所述第二部分流体振荡器包括一个第二部分进口、一个第二部分出口，以及至少一个用于周期性地改变第二部分出***流方向的第二部分反馈通道，所述第一部分流体振荡器至少一个第一部分出口连接有所述第二部分流体振荡器。

2.如权利要求1所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分流体振荡器为脉冲式射流振荡器，所述第一部分流体振荡器还包括：第一侧壁通道和第二侧壁通道，两个所述第一部分出口分别为第一出口和第二出口；

所述第一部分进口通过所述第一侧壁通道与所述第一出口连通；所述第一部分进口通过所述第二侧壁通道与所述第二出口连通。

3.如权利要求2所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分反馈通道的数量为两个，分别为第一反馈通道和第二反馈通道；所述第一侧壁通道靠近所述第一出口设有第一反馈出口；所述第二侧壁通道靠近所述第二出口设有第二反馈出口；所述第一部分进口连通有第一反馈回口和第二反馈回口，所述第一反馈出口与所述第一反馈回口通过所述第一反馈通道连通；所述第二反馈出口与所述第二反馈回口通过所述第二反馈通道连通。

4.如权利要求2所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分反馈通道的数量为一个，所述第一部分进口与所述第一侧壁通道和所述第二侧壁通道的连接部设有第一反馈口和第二反馈口，所述第一反馈口与所述第二反馈口通过所述第一部分反馈通道连通。

5.如权利要求1所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分流体振荡器包括第一扫射式流体振荡器和分流楔，所述分流楔设置于所述第一扫射式流体振荡器的出口，使得所述第一扫射式流体振荡器的出口分为第一出口和第二出口，并且所述分流楔左右侧壁与所述第一扫射式流体振荡器出口的左右内侧壁之间形成第一侧壁通道和第二侧壁通道。

6.如权利要求5所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一扫射式流体振荡器包括第一流动室，所述第一部分进口依次通过所述第一流动室和所述第一侧壁通道与所述第一出口连通，所述第一部分进口依次通过所述第一流动室和所述第二侧壁通道与所述第二出口连通。

7.如权利要求6所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分反馈通道的数量为两个，分别为第一反馈通道和第二反馈通道，所述第一流动室靠近其出口位置设有第一反馈出口和第二反馈出口，所述第一流动室靠近其进口位置设置有第一反馈回口和第二反馈回口；所述第一反馈出口与所述第一反馈回口通过所述第一反馈通道连通；所述第二反馈出口与所述第二反馈回口通过所述第二反馈通道连通。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第二部分流体振荡器包括第二扫射式流体振荡器，所述第二扫射式流体振荡器包括第二流动室，所述第二部分进口通过所述第二流动室与所述第二部分出口连通；

所述第二部分反馈通道的数量为两个，分别为第三反馈通道和第四反馈通道，所述第二流动室靠近其出口位置设有第三反馈出口和第四反馈出口，所述第二流动室靠近其进口位置设置有第三反馈回口和第四反馈回口；所述第三反馈出口与所述第三反馈回口通过所述第三反馈通道连通；所述第四反馈出口与所述第四反馈回口通过所述第四反馈通道连通。

9.如权利要求1-7任一项所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分流体振荡器的振荡频率为f1，所述第二部分流体振荡器的振荡频率为f2，其中f1≤f2/2。

10.如权利要求1-7任一项所述的一种脉冲扫射式流体振荡激励器，其特征在于，所述第一部分反馈通道的长度为L1，所述第二部分反馈通道的长度为L2，其中L1≥2*L2。

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