[发明专利]一种可调节喷射器

权利要求书

1.一种可调节喷射器，包括同轴连接的喷嘴(1)和混合扩压段(2)，其特征在于，所述喷嘴(1)的喉部内设置有能沿所述喷嘴(1)轴向移动的喷嘴滑块(5)，通过所述喷嘴滑块(5)的轴向移动调节所述喷嘴(1)喉部的流通截面积；所述喷嘴滑块(5)分为靠近所述喷嘴(1)喉部入口的第一部分和背离所述喷嘴(1)喉部入口的第二部分，所述喷嘴滑块(5)的第一部分的截面形状为三角形，所述喷嘴滑块(5)的第二部分的截面形状为椭圆形；

所述混合扩压段(2)的喉部内设置有能沿所述混合扩压段(2)轴向移动的扩压段滑块(11)，通过所述扩压段滑块(11)的轴向移动调节所述混合扩压段(2)喉部的流通截面积；所述扩压段滑块(11)分为靠近所述混合扩压段(2)喉部入口的第一部分和背离所述混合扩压段(2)喉部入口的第二部分，所述扩压段滑块(11)的第二部分的截面形状为椭圆形结构，所述扩压段滑块(11)的第一部分的截面轮廓线根据所述喷嘴滑块(5)调节所述喷嘴(1)喉部直径时的流量变化规律确定；

其中，所述喷射器选择性地通过调节所述喷嘴(1)喉部的直径改变工作流体的质量流量，或通过调节所述喷嘴(1)和所述混合扩压段(2)的喉部直径同时改变工作流体的质量流量；

其中，所述扩压段滑块(11)的第一部分的截面轮廓线通过以下方法设计得到：

所述喷嘴(1)处的质量流量m：

m＝μm_引                         (5)

式中，μ表示喷射器的引射系数，m_引表示引射流体的质量流量；

在所述喷嘴滑块(5)的尺寸确定后，有：

m＝ρV＝ρas                        (6)

式中，ρ表示喷嘴(1)喉部流体密度，V表示单位时间内流过喷嘴(1)的流体的体积流量，a表示喷嘴(1)喉部音速，s表示喉部的横截面积，在流体的确定时，质量流量的比值等于喉部面积之比，即：

式中，m_有滑块表示有喷嘴滑块(5)时的质量流量；m_无滑块表示无喷嘴滑块(5)时的质量流量；s_有效表示喷嘴滑块(5)调节喷嘴(1)喉部直径时，流体通过的有效的圆环面积；s_总表示当喷嘴(1)喉部无喷嘴滑块(5)时，喷嘴(1)喉部的总面积；

设所述喷嘴滑块(5)第一部分的水平长度l₁，将所述喷嘴滑块(5)的水平距离平均分成n份，喷嘴滑块(5)每水平移动一次的距离是l₁/n，若移动的距离为i*l₁/n，i表示移动的次数，此时对应的喷嘴滑块(5)的直径为d；

所述喷嘴滑块(5)的截面积s_滑块：

当喷嘴(1)喉部无喷嘴滑块(5)时，喷嘴(1)喉部的总面积s_总为：

式中，d₀表示喷嘴(1)的喉部直径；

喷嘴滑块(5)调节喷嘴(1)喉部直径时，流体通过的有效的圆环面积s_有效为：

所述混合扩压段(2)的质量流量M：

M＝m+m_引＝(1+μ)m                  (11)

在设计工况下，喷射器的引射系数μ不变，以混合扩压段(2)的喉部出口为基准，混合扩压段(2)的喉部质量流量比和喷嘴(1)的喉部质量流量比相等，即：

式中，M_有滑块表示流体混合后有扩压段滑块(11)时的质量流量；M_无滑块表示流体混合后无扩压段滑块(11)时的质量流量；

当混合扩压段(2)喉部无扩压段滑块(11)时，混合扩压段(2)喉部的总面积S_总为：

式中，D₀表示混合扩压段(2)的喉部直径；

所述扩压段滑块(11)调节混合扩压段(2)喉部直径时，流体通过的有效的圆环面积S_有效：

式中，D_i表示水平移动i次之后对应的扩压段滑块(11)的直径；

由公式(14)和(15)，可以算出水平移动i次之后对应的扩压段滑块(11)的直径D_i：

该公式表示喷嘴滑块(5)和扩压段滑块(11)同时反向移动i*l₁/n时，对应的扩压段滑块(11)的直径是i*D₀/n；即扩压段滑块(11)水平移动l₁/n，2l₁/n……(n-1)l₁/n，nl₁/n，都会对应一个单独的直径D₀/n，2D₀/n……(n-1)D₀/n，nD₀/n；n无穷大时，扩压段滑块(11)则由无限个微元结构组成，根据描点法画出扩压段滑块(11)的结构。