專利名稱：一種三級多噴管中心引射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多級引射器，特別是一種三級多噴管中心引射器。
背景技術：
引射器是一種氣體機械，通常由以下四部分組成引射氣流噴管、被引射氣流管道、混合室、擴散段。它是依靠一股高壓氣流的作用，使低壓氣流的總壓增加，通過湍流混合，把能量由一股氣流傳給另一股氣流。具體說來，就是總壓高的引射氣流，以很高的速度從噴管出來，進入混合室，并在混 合室前部形成低靜壓，把混合室前部總壓低的被引射氣流吸走，兩股氣流沿混合室流動的過程中，發(fā)生湍流混合，引射氣流的一部分動能傳給被引射氣流，結果兩股氣流形成的混合氣流速度漸漸均勻，混合氣流總壓大于被引射氣流總壓，然后經擴散段的擴壓作用升高靜壓，最終排到環(huán)境中。由于引射器具有抽真空和提高被引射氣流總壓的作用，不直接消耗機械能，而且，結構簡單，沒有運動部件，幾何上的對稱也容易實現(xiàn)，制造方便，所需配套系統(tǒng)和使用維護都不復雜，特別是對于有腐蝕性的流體，更顯示出其獨特的優(yōu)點。因此，引射器被廣泛應用于各個領域。尤其是廣泛應用于動力工程和化工工程相關的領域，例如航空航天技術領域用作風洞或試車臺的動力裝置或輔助抽真空裝置；兵器工業(yè)技術領域用作激光武器的抽真空裝置；電力工業(yè)技術領域用在發(fā)電廠的燃料燃燒設備、蒸汽鍋爐的給水系統(tǒng)、汽輪機的調節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機的空氣冷卻系統(tǒng)等；制冷技術領域作為引射制冷裝置的主要和輔助設備；工業(yè)運輸技術領域用作輸送固體的顆粒狀物料和液體等。航天十一院作為國內第一個專門的空氣動力學研究單位，為提高三聲速風洞和高超聲速風洞的模擬能力，從上世紀六十年代就開始了引射器的研究和應用工作。并且不斷地把研究成果應用在新風洞的建設和已有風洞的改造中。如利用改進FD03高超聲速風洞引射器系統(tǒng)的成果，在上世紀九十年代中期建成了國內先進的FD07高超聲速風洞(噴管出口直徑O. 5m) JEFD06三聲速風洞的抽吸式引射器，從聲速引射器改造成現(xiàn)在的超聲速引射器，改善了引射效率。但是不管是“921”重點工程中航天十一院建設的FD07高超聲速風洞還是29基地在60年代中建設的FL-31高超聲速風洞(兩者噴管出口直徑均為O. 5m)，都是航天i^一院參照FD03高超聲速風洞的引射器，在上世紀60-70年代設計的。由于采用了老式的多級環(huán)形引射器，在使用中明顯感到抽吸能力不足。FD07高超聲速風洞在高馬赫數(shù)線(Ma =10-12)中雖然采用了三級環(huán)形引射器，但模型堵塞比大到一定程度時仍難以啟動。而新型號的研制需要在大尺寸模型上進行新的試驗技術研究，如某型號的被動滾控技術氣動特性的試驗研究等，要求模型的堵塞比更大。由于多級環(huán)形引射器的能量損失大，使其抽吸能力不足、耗氣量大，造成高超聲速風洞難以啟動和運行成本高；而且這種環(huán)形引射器的噪音大，結構不緊湊，使高超聲速風洞的多級環(huán)形引射器的體積龐大。所以，新型號氣動力和氣動熱的研究工作的進行、高超聲速風洞運行成本的降低、運行環(huán)境的改善、以及新的大型航天氣動設備的建設，如1. 2mX1. 2m三聲速風洞、Φ1. 2m高超聲速風洞、Φ1. Om電弧風洞、超燃發(fā)動機試車臺等，都迫切需要高效節(jié)能、噪音小、結構緊湊的新型引射器。迄今為止，在風洞和試車臺上應用的引射器類型多數(shù)為環(huán)形引射器。因為環(huán)形引射器相對于多噴管中心引射器而言，其結構相對簡單，比較容易實現(xiàn)。但是相對于多噴管中心引射器，環(huán)形引射器的混合室單位長度的摩擦損失大，引射氣流和被引射氣流的混合過程比較緩慢，因而造成結構尺寸大，混合效率低。尤其對于大尺寸風洞，環(huán)形引射器的不利之處變得更加明顯。大尺寸風洞被引射氣流的流量大，相應的流動面積大，被引射器氣流中心不易受到引射氣流影響，兩股氣流的完全混合困難，混合效率低。而且在結構上，環(huán)形引射器的混合室長度必須加長，造成環(huán)形集 氣室的結構龐大，相應的承壓法蘭等部件不易加工等。因此大型風洞一般都趨向于采用多噴管中心引射器，多噴管中心引射器的引射效率高，結構上可以把龐大的不易加工的部件分解，降低加工難度。如29基地的FL26亞跨聲速風洞(試驗段尺寸2.4mX2.4m)和瑞典T1500風洞都采用了多噴管中心引射器。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種抽吸效果好、便于加工制造的三級多噴管中心引射器。本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下一種三級多噴管中心引射器，包括，第一級多噴管中心引射器，第二級多噴管中心引射器，第三級多噴管中心引射器，沿主氣流流向上，第一級多噴管中心引射器、第二級多噴管中心引射器、第三級多噴管中心引射器依次串聯(lián)，在第一級多噴管中心引射器與第二級多噴管中心引射器之間、第二級多噴管中心引射器與第三級多噴管中心引射器之間均設置膨脹節(jié)。進一步的，所述第一級多噴管中心引射器，所述第二級多噴管中心引射器和所述第三級多噴管中心引射器均具有固定支座，混合室，引射噴管，引射噴管連接管道，環(huán)形集氣室，主氣流進氣管道，引射進氣管道；所述引射進氣管道均布置在所述環(huán)形集氣室兩側的水平位置，環(huán)形集氣室為蝦米彎結構；引射噴管連接管道均勻布置在環(huán)形集氣室的后端，引射噴管連接管道分兩層穿過主氣流進氣管道的壁面，引射噴管連接管道的出口在主氣流進氣管道內呈兩個環(huán)形均勻布置在同一截面上，引射噴管連接管道在主氣流進氣管道內通過翼型肋板與主氣流進氣管道的內壁連接；引射噴管連接管道的進口與環(huán)形集氣室連接，引射噴管連接管道的出口與引射噴管連接；引射噴管為錐形噴管，分成兩個環(huán)形布置在混合室的入口截面上，引射噴管與引射噴管連接管道采用法蘭螺栓連接；混合室為一段等直徑管道，混合室的下方設置固定支座。進一步的，在第一級多噴管中心引射器中引射進氣管道的口徑為DN400，環(huán)形集氣室為六角形蝦米彎結構，環(huán)形集氣室的內徑為Φ0. 6m ;設有12根口徑為DN150的引射噴管連接管道，引射噴管的馬赫數(shù)為3. 6，12根引射噴管分成兩環(huán)，6個一環(huán)；主氣流進氣管道的入口直徑為1. 5m，在引射噴管連接管道前，主氣流進氣管道的直徑變?yōu)?. 98m，在混合室入口前，主氣流進氣管道的直徑變?yōu)?. 71m ;混合室內徑為1. 71m，混合室長度為2. 91m，混合室出口通過所屬膨脹節(jié)與第二級多噴管中心引射器的主氣流進氣管道連接。進一步的，在第二級多噴管中心引射器中引射進氣管道的口徑為DN600，環(huán)形集氣室為八角形蝦米彎結構，環(huán)形集氣室的內徑為Φ0.8πι;設有16根口徑為DN200的引射噴管連接管道，引射噴管的馬赫數(shù)為3. 2,16根引射噴管分成兩環(huán),8個一環(huán)；主氣流進氣管道的入口直徑為1. 71m，在引射噴管連接管道前，主氣流進氣管道的直徑變?yōu)?m，在混合室入口前，主氣流進氣管道的直徑變?yōu)?. 96m;混合室的內徑為Φ1. 96m，混合室的長度為2. 95m，混合室出口通過膨脹節(jié)與第三級多噴管中心引射器的主氣流進氣管道連接。進一步的，在第三級多噴管中心引射器中引射進氣管道的口徑為DN1000，環(huán)形集氣室為六角形蝦米彎結構，環(huán)形集氣室的 內徑為Φ1.1m;設有18根口徑為DN250的引射噴管連接管道，引射噴管的馬赫數(shù)為2. 8,18根引射噴管分成兩環(huán),9個一環(huán)；主氣流進氣管道的入口直徑為1. 96m，在引射噴管連接管道前，主氣流進氣管道的直徑變?yōu)?. 35m，在混合室入口前，主氣流進氣管道的直徑變?yōu)?. 23m ;混合室的內徑為Φ2. 23m，混合室的長度為5. 5m，混合室出口與風洞排氣段連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是(I)每級多噴管中心引射器的引射噴管在混合室入口采用的兩個環(huán)形的局方式，大大增加了引射氣流與被引射氣流的接觸面，加強了兩股氣流的摻混能力，有效的縮短了混合室長度，抽吸效果更好；(2)通過優(yōu)化組合各級多噴管中心引射器的面積比、引射馬赫數(shù)及引射噴管分布規(guī)律，多噴管中心引射器采用三級串聯(lián)后，大大增加了引射系統(tǒng)的抽吸能力，抽吸真空度可最聞達到IOOOPa以下；(3)每級多噴管中心引射器的引射噴管均可獨立拆裝、易于加工制造，同時便于調整更換，具備一定的可調節(jié)能力。


圖1為三級多噴管中心引射器的結構示意圖；圖2為第一級多噴管中心引射器的結構示意圖；圖3為圖2的A向視圖；圖4為第一級多噴管中心引射器的引射噴管布局圖；圖5為第二級多噴管中心引射器的結構示意圖；圖6為圖5的A向視圖；圖7為第二級多噴管中心引射器的引射噴管布局圖；圖8為第三級多噴管中心引射器的結構示意圖；圖9為圖8的A向視圖；圖10為第三級多噴管中心引射器的引射噴管布局圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行詳細說明。將多級多噴管中心引射器相串聯(lián)時，由于各級多噴管中心引射器的氣流會相互影響，如果只是簡單地將多個多噴管中心引射器串聯(lián)，是無法提高風洞的抽吸性能的，并且，如果引射參數(shù)和結構不匹配還會降低引射性能。本發(fā)明的三級多噴管中心引射器采用了表I中所示的與結構相匹配的引射參數(shù)，大大提高了風洞的抽吸性能。表I
權利要求
1.一種三級多噴管中心引射器，包括，第一級多噴管中心引射器(I)，第二級多噴管中心引射器(2)，第三級多噴管中心引射器(3)，其特征在于沿主氣流流向上，第一級多噴管中心引射器(I)、第二級多噴管中心引射器(2)、第三級多噴管中心引射器(3)依次串聯(lián)，在第一級多噴管中心引射器與第二級多噴管中心引射器之間、第二級多噴管中心引射器與第三級多噴管中心引射器之間均設置膨脹節(jié)(4)。
2.如權利要求1所述的三級多噴管中心引射器，其特征在于所述第一級多噴管中心引射器，所述第二級多噴管中心引射器和所述第三級多噴管中心引射器均具有固定支座(11 13)，混合室(21 23)，引射噴管(31 33)，引射噴管連接管道(41 43)，環(huán)形集氣室(51 53)，主氣流進氣管道(61 63)，引射進氣管道(71 73)； 所述引射進氣管道(71 73)均布置在所述環(huán)形集氣室(51 53)兩側的水平位置，環(huán)形集氣室(51 53)為蝦米彎結構；引射噴管連接管道(41 43)均勻布置在環(huán)形集氣室(51 53)的后端，引射噴管連接管道(41 43)分兩層穿過主氣流進氣管道(61 62)的壁面，引射噴管連接管道(41 43)的出口在主氣流進氣管道￠1 63)內呈兩個環(huán)形均勻布置在同一截面上，引射噴管連接管道(41 43)在主氣流進氣管道￠1 63)內通過翼型肋板與主氣流進氣管道(61 63)的內壁連接；引射噴管連接管道(41 43)的進口與環(huán)形集氣室(51 53)連接，引射噴管連接管道(41 43)的出口與引射噴管(31 33)連接；引射噴管(31 33)為錐形噴管，分成兩個環(huán)形布置在混合室(21 23)的入口截面上，引射噴管(31 33)與引射噴管連接管道(41 43)采用法蘭螺栓連接；混合室(21 23)為一段等直徑管道，混合室(21 23)的下方設置固定支座。
3.如權利要求2所述的三級多噴管中心引射器，其特征在于在第一級多噴管中心引射器中引射進氣管道(71)的口徑為DN400，環(huán)形集氣室(51)為六角形蝦米彎結構，環(huán)形集氣室(51)的內徑為Φ0.6πι;設有12根口徑為DN150的引射噴管連接管道(41)，引射噴管(31)的馬赫數(shù)為3. 6，12根引射噴管(31)分成兩環(huán)，6個一環(huán)；主氣流進氣管道￠1)的入口直徑為1. 5m，在引射噴管連接管道(41)前，主氣流進氣管道￠1)的直徑變?yōu)?.98m，在混合室(21)入口前，主氣流進氣管道￠1)的直徑變?yōu)?. 71m ;混合室內徑為1. 71m，混合室(21)長度為2. 91m，混合室(21)出口通過所屬膨脹節(jié)與第二級多噴管中心引射器的主氣流進氣管道￠2)連接。
4.如權利要求2所述的三級多噴管中心引射器，其特征在于在第二級多噴管中心引射器中引射進氣管道(72)的口徑為DN600，環(huán)形集氣室(52)為八角形蝦米彎結構，環(huán)形集氣室(52)的內徑為Φ0. 8m;設有16根口徑為DN200的引射噴管連接管道(42)，引射噴管(32)的馬赫數(shù)為3.2，16根引射噴管(32)分成兩環(huán)，8個一環(huán)；主氣流進氣管道￠2)的入口直徑為1. 71m，在引射噴管連接管道(42)前，主氣流進氣管道￠2)的直徑變?yōu)?m，在混合室(22)入口前，主氣流進氣管道(62)的直徑變?yōu)?. 96m;混合室(22)的內徑為Φ1. 96m，混合室(22)的長度為2. 95m，混合室(22)出口通過膨脹節(jié)與第三級多噴管中心引射器的主氣流進氣管道￠3)連接。
5.如權利要求2所述的三級多噴管中心引射器，其特征在于在第三級多噴管中心引射器中引射進氣管道(73)的口徑為DN1000，環(huán)形集氣室(53)為六角形蝦米彎結構，環(huán)形集氣室(53)的內徑為Φ1.1m;設有18根口徑為DN250的引射噴管連接管道(43)，引射噴管(33)的馬赫數(shù)為2.8，18根引射噴管(33)分成兩環(huán)，9個一環(huán)；主氣流進氣管道￠3)的入口直徑為1. 96m，在引射噴管連接管道(43)前，主氣流進氣管道￠3)的直徑變?yōu)?. 35m，在混 合室(23)入口前，主氣流進氣管道(63)的直徑變?yōu)?. 23m ;混合室(23)的內徑為Φ 2. 23m,混合室(23)的長度為5. 5m，混合室(23)出口與風洞排氣段連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三級多噴管中心引射器，包括，第一級多噴管中心引射器(1)，第二級多噴管中心引射器(2)，第三級多噴管中心引射器(3)，沿主氣流流向上，第一級多噴管中心引射器(1)、第二級多噴管中心引射器(2)、第三級多噴管中心引射器(3)依次串聯(lián)，在第一級多噴管中心引射器與第二級多噴管中心引射器之間、第二級多噴管中心引射器與第三級多噴管中心引射器之間均設置膨脹節(jié)(4)。本發(fā)明具有抽吸效果好、便于加工制造的優(yōu)點。
文檔編號F04F5/22GK103016425SQ20121054405
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年12月11日
發(fā)明者賈英勝, 孫勇堂, 王鐵進, 崔春, 沈逢京, 黃景博, 卜俊輝, 石運軍, 王凱文, 許瑞峰 申請人:中國航天空氣動力技術研究院