本發(fā)明涉及失量射流裝置，尤其涉及基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置。

背景技術(shù)：
常規(guī)合成射流/合成雙射流產(chǎn)生裝置可控因素單一，通常只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的電參數(shù)控制，射流產(chǎn)生裝置構(gòu)型一經(jīng)確定，電參數(shù)控制只能控制射流的矢量大小和頻率，無(wú)法改變射流的矢量方向。射流矢量方向不可調(diào)節(jié)控制，在散熱方面就如同風(fēng)扇不搖頭和空調(diào)擺葉不動(dòng)，散熱面積和范圍很有限，散熱不均，效率不高，大大限制了其應(yīng)用。因此，使合成射流/合成雙射流產(chǎn)生裝置具備射流矢量調(diào)節(jié)功能應(yīng)用需求重大。公開號(hào)為CN1818399A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種單膜雙腔雙口合成射流激勵(lì)器，具有實(shí)現(xiàn)射流矢量調(diào)節(jié)的潛力，其矢量可調(diào)合成射流激勵(lì)器由合成雙射流激勵(lì)器本體和調(diào)流滑塊組成。其射流矢量方向的調(diào)節(jié)不采用搖頭機(jī)構(gòu)（如風(fēng)扇）和擺葉（如空調(diào)）進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是通過(guò)調(diào)流滑塊滑動(dòng)控制合成雙射流激勵(lì)器兩出口面積比，改變合成雙射流激勵(lì)器兩射流的動(dòng)量比，形成壓強(qiáng)梯度，使下游合成射流矢量方向發(fā)生改變。因此，調(diào)流滑塊控制機(jī)構(gòu)是矢量可調(diào)合成射流激勵(lì)器實(shí)現(xiàn)合成射流矢量可調(diào)功能的核心。合成雙射流激勵(lì)器本身屬于小型裝置，因此需要設(shè)計(jì)一種微小型化、簡(jiǎn)易的調(diào)流滑塊控制裝置，以確保其受環(huán)境的影響小、控制靈活、可靠性高，而且能保證運(yùn)動(dòng)精度，提高流動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、占用空間小、控制能力強(qiáng)、精確度高、適用范圍廣的基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置，包括矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器，所述矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器一端布置有微型電機(jī)，所述微型電機(jī)的輸出軸裝設(shè)有傳動(dòng)齒輪，所述矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器的調(diào)流滑塊靠近所述微型電機(jī)的一端設(shè)有傳動(dòng)齒條，所述傳動(dòng)齒輪與傳動(dòng)齒條嚙合。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括安裝底板和電機(jī)支架，所述矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器裝設(shè)于安裝底板上，所述微型電機(jī)通過(guò)電機(jī)支架裝設(shè)于安裝底板上，所述電機(jī)支架與微型電機(jī)連接的部位以及電機(jī)支架與安裝底板連接的部位均設(shè)有腰型連接孔。所述電機(jī)支架呈L形，其水平段與所述微型電機(jī)連接，其豎直段與所述安裝底板連接。所述矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器包括圍成僅上端開口的腔體的一對(duì)面板以及蓋設(shè)于一對(duì)面板上端的蓋板，所述調(diào)流滑塊滑設(shè)于一對(duì)面板所圍成腔體的上端開口處，所述腔體內(nèi)設(shè)有位電振動(dòng)膜，所述位電振動(dòng)膜將腔體分隔為兩個(gè)與上端開口相通的部分。所述微型電機(jī)連接有用于控制其轉(zhuǎn)動(dòng)量的微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，所述位電振動(dòng)膜連接有用于驅(qū)動(dòng)其振動(dòng)的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置，與常規(guī)合成射流/合成雙射流裝置相比，本裝置不僅可以調(diào)節(jié)合成射流矢量大小和頻率，而且能控制合成射流矢量方向，使得合成射流控制能力更強(qiáng)，能夠根據(jù)需要調(diào)整合成射流矢量角，增強(qiáng)其控制效果；基于微型電機(jī)來(lái)建立控制調(diào)流滑塊的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅整體布置簡(jiǎn)單緊湊、占用空間小，而且易于形成對(duì)合成射流矢量特性的控制規(guī)律，能夠?qū)崿F(xiàn)射流矢量方向的精確自行調(diào)節(jié)，從而增強(qiáng)合成射流技術(shù)在主動(dòng)流動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在散熱領(lǐng)域的應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖（未示出激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電源和微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器）。圖2是本發(fā)明矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器的俯視圖（未示出激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電源和微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器）。圖3是圖2的A－A剖視圖。圖4是本發(fā)明射流矢量控制特性PIV實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。圖5是本發(fā)明射流矢量角隨調(diào)流滑塊位移變化曲線。圖中各標(biāo)號(hào)表示：1、矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器；11、調(diào)流滑塊；111、傳動(dòng)齒條；12、面板；13、蓋板；14、位電振動(dòng)膜；2、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電源；3、微型電機(jī)；31、傳動(dòng)齒輪；4、安裝底板；5、電機(jī)支架；51、腰型連接孔；6、微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；7、轉(zhuǎn)折點(diǎn)。具體實(shí)施方式圖1至圖5示出了本發(fā)明的一種基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置實(shí)施例，該裝置包括矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器1，矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器1一端布置有微型電機(jī)3，微型電機(jī)3的輸出軸裝設(shè)有傳動(dòng)齒輪31，矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器1的調(diào)流滑塊11靠近微型電機(jī)3的一端設(shè)有傳動(dòng)齒條111，傳動(dòng)齒輪31與傳動(dòng)齒條111嚙合。本發(fā)明的基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置與常規(guī)合成射流/合成雙射流裝置相比，本裝置不僅可以調(diào)節(jié)合成射流矢量大小和頻率，而且能控制合成射流矢量方向，使得合成射流控制能力更強(qiáng)，能夠根據(jù)需要調(diào)整合成射流矢量角，增強(qiáng)其控制效果；基于微型電機(jī)3來(lái)建立控制調(diào)流滑塊11的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅整體布置簡(jiǎn)單緊湊、占用空間小，而且易于形成對(duì)合成射流矢量特性的控制規(guī)律，能夠?qū)崿F(xiàn)射流矢量方向的精確自行調(diào)節(jié)，從而增強(qiáng)合成射流技術(shù)在主動(dòng)流動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在散熱領(lǐng)域的應(yīng)用。本實(shí)施例中，還包括安裝底板4和電機(jī)支架5，矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器1裝設(shè)于安裝底板4上，微型電機(jī)3通過(guò)電機(jī)支架5裝設(shè)于安裝底板4上，電機(jī)支架5呈L形，其水平段與微型電機(jī)3連接，其豎直段與安裝底板4連接，電機(jī)支架5與微型電機(jī)3連接的部位以及電機(jī)支架5與安裝底板4連接的部位均設(shè)有腰型連接孔51，通過(guò)水平段的腰型連接孔51可以調(diào)整傳動(dòng)齒輪31與傳動(dòng)齒條111之間的嚙合齒位，通過(guò)豎直段的腰型連接孔51可以調(diào)節(jié)傳動(dòng)齒輪31與傳動(dòng)齒條111之間的相對(duì)高度，通過(guò)這樣的調(diào)整可以確保傳動(dòng)齒輪31與傳動(dòng)齒條111嚙合精度，保證對(duì)調(diào)流滑塊11的控制精度，方便精確調(diào)整合成射流矢量方向。本實(shí)施例中，矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器1包括圍成僅上端開口的腔體的一對(duì)面板12以及蓋設(shè)于一對(duì)面板12上端的蓋板13，調(diào)流滑塊11滑設(shè)于一對(duì)面板12所圍成腔體的上端開口處，腔體內(nèi)設(shè)有位電振動(dòng)膜14，位電振動(dòng)膜14將腔體分隔為兩個(gè)與上端開口相通的部分，面板12的構(gòu)型可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)更換不同構(gòu)型的面板12可以形成不同的腔體，以滿足不同的應(yīng)用需求，同理，蓋板13和調(diào)流滑塊11的構(gòu)型也可以根據(jù)應(yīng)用需求作出調(diào)整，這種組合式結(jié)構(gòu)借鑒了模塊化設(shè)計(jì)的思想，便于通過(guò)快速更換部件來(lái)滿足不同的需求。本實(shí)施例中，微型電機(jī)3連接有用于控制其轉(zhuǎn)動(dòng)量的微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器6，位電振動(dòng)膜14連接有用于驅(qū)動(dòng)其振動(dòng)的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電源2。本實(shí)施例中，微型電機(jī)3的參數(shù)如下：步距角：1.8°；電流：0.6A；靜力矩：1.8Ncm，可提供精確的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)齒輪31的參數(shù)如下：模數(shù)：1mm；滿齒數(shù)：16，用于與傳動(dòng)齒條111配合，將微型電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為調(diào)流滑塊11的直線運(yùn)動(dòng)。安裝底板4可以調(diào)節(jié)微型電機(jī)3和矢量可調(diào)合成雙射流激勵(lì)器1的相對(duì)位置，來(lái)保證傳動(dòng)齒輪31與調(diào)流滑塊11上的直齒準(zhǔn)確嚙合。一對(duì)面板12所圍成腔體的寬為46mm，高為51mm，深為6mm；蓋板13與調(diào)流滑塊11一起形成射流的兩個(gè)射流出口，蓋板13厚為4mm，其上方形孔長(zhǎng)為20mm，寬為8mm，兩射流出口間距為4mm；位電振動(dòng)膜14直徑為50mm，由位電陶瓷片與金屬膜片粘接而成，其往復(fù)振動(dòng)時(shí)，會(huì)在兩射流出口交替形成兩股射流。通過(guò)設(shè)置微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器6的細(xì)分?jǐn)?shù)可將微型電機(jī)3的步距角進(jìn)一步細(xì)分，使得微型電機(jī)3脈沖當(dāng)量減小，實(shí)現(xiàn)更小角位移調(diào)節(jié)，而且設(shè)定微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器6輸出脈沖數(shù)就可以控制微型電機(jī)3的角位移，進(jìn)而控制調(diào)流滑塊11的直線位移。本發(fā)明的工作原理：通過(guò)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電源2驅(qū)動(dòng)位電振動(dòng)膜14往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在兩出口交替產(chǎn)生兩股合成射流，并在下游融合為一股新的合成射流，通過(guò)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器6控制微型電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)齒輪31和傳動(dòng)齒條111將微型電機(jī)3的角位移轉(zhuǎn)換為調(diào)流滑塊11的直線運(yùn)動(dòng)，這樣可以調(diào)節(jié)兩射流出口面積，進(jìn)而改變兩股射流的動(dòng)量，使得產(chǎn)生的低壓區(qū)強(qiáng)度和面積發(fā)生變化，表現(xiàn)為合成射流矢量方向可調(diào)。下面結(jié)合PIV實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明的基于微型電機(jī)控制調(diào)流滑塊的矢量可調(diào)合成雙射流裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；實(shí)驗(yàn)中規(guī)定右側(cè)射流出口寬度為1mm、左側(cè)射流出口寬度為3mm時(shí)調(diào)流滑塊11的位置為位移原點(diǎn)，微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器6的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)為64，單步脈沖數(shù)設(shè)為40個(gè)，通過(guò)計(jì)算得出調(diào)流滑塊11單步位移為0.016mm，從而控制調(diào)流滑塊11以每次0.016mm向左側(cè)射流出口運(yùn)動(dòng)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程得到如圖3所示的合成雙射流流場(chǎng)PIV實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其清楚的顯示了合成雙射流矢量偏轉(zhuǎn)角隨調(diào)流滑塊11位移的變化。圖5是合成雙射流矢量偏轉(zhuǎn)角隨調(diào)流滑塊11位移的變化曲線，合成射流向射流出口面積大（對(duì)應(yīng)于出口寬度大）的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，隨著調(diào)流滑塊11向左運(yùn)動(dòng)，合成射流先向左偏，且矢量偏轉(zhuǎn)角（相對(duì)于出口法向）呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)，當(dāng)調(diào)流滑塊11運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)7（兩出口構(gòu)型相同）時(shí)，合成射流將不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，矢量偏轉(zhuǎn)角為零；此后，合成射流再向右偏轉(zhuǎn)，且矢量偏轉(zhuǎn)角先增大后減小。合成射流矢量偏轉(zhuǎn)角總體上關(guān)于轉(zhuǎn)折點(diǎn)7呈反對(duì)稱，且中間存在近似線性變化段。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，本發(fā)明依靠微型電機(jī)3控制調(diào)流滑塊11的位置，可以完成合成射流偏轉(zhuǎn)矢量角的雙向調(diào)節(jié)，合成射流偏轉(zhuǎn)矢量角隨微型電機(jī)3位移變化表現(xiàn)出的線性變化關(guān)系使其具有良好的控制特性，能根據(jù)不同的受控流場(chǎng)自行調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)矢量角以增強(qiáng)控制效果，實(shí)現(xiàn)合成射流主動(dòng)流動(dòng)控制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。