[发明专利]一种超声速喷射器设计和评价方法

权利要求书

1.一种超声速喷射器设计方法，其特征在于：已知喷射器中一次流体的流量、温度、压力和焓值，二次流体的流量、温度、压力和焓值，则喷射器喷嘴的喉部面积、混合腔截面积和喷射器出口背压的计算方法为：

假设虚拟喷嘴，所述虚拟喷嘴包括喷嘴入口、喷嘴喉部、喷嘴出口、激发部和扩压段，其中虚拟喷嘴的喷嘴入口的流量m_v的计算公式为：

其中，m_p表示一次流体的流量，m_e表示二次流体的流量，T_p表示一次流体的温度，T_e表示二次流体的温度；

设定虚拟喷嘴的喷嘴入口处的温度、压力和焓值均分别与一次流体的温度、压力和焓值相同；

根据虚拟喷嘴的喉部面积、虚拟喷嘴出口的面积和扩压后的压力，分别计算喷射器喷嘴的喉部面积、混合腔截面积和喷射器出口背压；

根据虚拟喷嘴的喉部面积计算喷射器喷嘴的喉部面积的过程为：

(1)根据下式计算虚拟喷嘴的喉部面积A_vt：

其中，P_p表示一次流体的压力，R表示气体常数，k表示绝热指数；

(2)根据下式和虚拟喷嘴的喉部面积A_vt计算喷射器喷嘴的喉部面积A_t；

其中，ω表示引射系数，ω＝m_e/m_p；

根据虚拟喷嘴出口的面积计算喷射器的混合腔截面积的过程为：

(1)根据下式计算虚拟喷嘴出口的马赫数M_v3；

其中，u_p2表示一次流体在喷射器的喷嘴出口处的速度，u_e2表示二次流体在喷射器的喷嘴出口处的速度，u₃表示喷射器中一次流体和二次流体混合后在混合腔中的速度，M₃表示喷射器中一次流体和二次流体混合后在混合腔中的马赫数，P_e表示二次流体的压力；

(2)根据下式计算虚拟喷嘴出口的面积A_v3：

(3)根据下式和虚拟喷嘴出口的面积A_v3，计算喷射器混合腔的截面积A₃：

根据虚拟喷嘴扩压后的压力计算喷射器出口背压的过程为：

(1)根据下式计算虚拟喷嘴出口的压力P_v3：

(2)根据下式计算虚拟喷嘴激波发生后的马赫数M_v4；

(3)根据下式计算虚拟喷嘴激波发生后的压力P_v4；

(4)根据下式计算虚拟喷嘴扩压后的压力P_v5；

(5)根据下式和虚拟喷嘴扩压后的压力P_v5，计算喷射器的出口背压P₅；

2.一种超声速喷射器评价方法，其特征在于：根据权利要求1中喷射器混合腔的截面积和虚拟喷嘴出口的面积的比值关系对喷射器进行评价，比值越大时，喷射器的尺寸需求越大。

3.一种超声速喷射器评价方法，其特征在于：根据权利要求1中喷射器的出口背压和虚拟喷嘴扩压后的压力的比值关系对喷射器进行评价，比值越小时，喷射器对冷却源的需求越高。