[发明专利]引射混合器的容腔动力学迭代模型计算方法和装置

说明书

本发明提供了引射混合器的容腔动力学迭代模型计算方法和装置，包括：获取喷嘴截面参数和第一容腔的压力参数，喷嘴截面参数包括第一截面的主流流量；根据喷嘴截面参数和第一容腔的压力参数，计算第二截面主流和次流的参数；根据第二截面主流和次流的参数，计算主流和次流在掺混后由第二截面到达第三截面时的参数；根据第二截面到达第三截面时的参数计算气流到达第四截面时的温度和计算气流到达第四截面的总压；根据气流到达第四截面时的温度和气流到达第四截面的总压；计算第四截面到达第五截面时的参数；根据计算得到的当前引射系数和第一截面的主流流量计算需求的次流流量。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及引射混合器的容腔动力学迭代模型计算方法和装置。

背景技术

引射混合器是流体动力学的一种工程应用组合件，是一种利用高能量高速主流体泵抽低能量低速次流体的流体动力学泵，具有结构简单、质量轻和工作可靠的优势，被广泛运用于能源、冶金、化工和航空等领域。

常规引射混合器如图1所示，高速气流从主喷管喷嘴中流出，次流从吸入管或旁路流入，利用流体之间的粘性剪切力传递能量、动量，使主流与次流相互掺混。通常后部会接有扩压器，降低流速，提高静压。

目前的引射混合器面积固定，通过设计混合管面积与主喷管面积，来实现引射混合器目标。例如，以次流增压为目标，则混合器截面面积与主喷管截面面积之比不能太大，若以泵抽次流为目标，则需要更大的混合器截面面积与主喷管面积之比和混合器长径比。

一般在设计阶段会计算主流流量、各子部件流通面积和长度，在使用过程中不再改变，通过使引射混合器工作在设计位置以达到最优的次流增压或泵抽次流的目标。

而在某些复杂试验设备尤其是在大型复杂试验设备中，喷嘴流量会在试验中发生变化，喷嘴出口到混合段入口的距离、混合器截面和长度也需要根据试验对象不同而调整，次流的实际流通面积会随着主流变化而变化，无法获得准确的流通面积比r_A。传统方法难以快速准确反映随主流变化引起的次流流量变化情况，给试验舱内压力的控制造成了极大的困难。

目前，主要采用理论计算、三维流场仿真和流量计测量。传统理论计算方法依赖于流通面积比r_A，难以解决上述复杂截面情况或次流实际流通面积实时变化下的次流流量求解问题；三维流场仿真的方法存在计算时间长、计算复杂度高和计算精度难以保证等问题；流量计测量存在流量计难以布置和影响流场等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供引射混合器的容腔动力学迭代模型计算方法和装置，可通过容腔内温度和压力传感器实现次流流量和引射混合器内压力、温度、流速等特性参数的实时计算；通过引入容腔，消除了计算时对于流通面积比的依赖，可以更灵活地解决更加复杂的截面条件下的计算；相比于三维流场仿真，仅使用迭代建模的方法，无需画网格，在计算时长上有巨大优势，计算过程具有实时性；相比于布置流量计的方法，利用温度传感器和压力传感器，可以有效节省费用，还可减少流量计对于流场的影响。

第一方面，本发明实施例提供了一种引射混合器的容腔动力学迭代模型计算方法，所述模型包括第一容腔、混合段、扩压段和第二容腔，其中，第一截面设置在所述第一容腔上，第二截面和第三截面设置在所述混合段上，第四截面设置在所述混合段和所述扩压段的连接处，第五截面设置在所述扩压段和所述第二容腔的连接处；所述方法包括：

获取喷嘴截面参数和所述第一容腔的压力参数，所述喷嘴截面参数包括所述第一截面的主流流量；

根据所述喷嘴截面参数和所述第一容腔的压力参数，计算所述第二截面主流和次流的参数；

根据所述第二截面主流和次流的参数，计算所述主流和所述次流在掺混后由所述第二截面到达所述第三截面时的参数；

根据所述第二截面到达所述第三截面时的参数，计算气流到达所述第四截面时的温度和所述气流到达所述第四截面的总压；