[发明专利]一种消防喷砂炮管及其型面的设计方法

权利要求书

1.一种消防喷砂炮管，其特征在于，包括进砂管、进气管、外管、内管和连接圈；所述外管的左端封闭，所述外管的右端开口，所述进砂管穿插固定在外管的左端并与外管同心设置，所述进气管的一端插入固定在外管的左端并与外管的内部相互连通，所述进砂管的一端形成有第一喷射头，所述第一喷射头设于外管的左端内部，所述内管同心设于外管的内部，所述连接圈套设固定在内管外并嵌设固定在外管的内壁上，所述第一喷射头插入到内管的左端内部并与内管的左端内壁之间形成初级拉瓦尔管；所述连接圈中开设有多个沿圆周方向等角度分布的气孔；所述内管的右端形成有第二喷射头，所述第二喷射头与外管的内壁之间形成了外圈拉瓦尔管；所述内管的中部内壁上向外形成有环向分布的凸环，所述凸环的内部形成了次级拉瓦尔管，所述初级拉瓦尔管与第一喷射头的外径最大处之间形成了喉口，所述喉口的左右两侧分别形成了初级收缩段和初级扩张段，所述初级收缩段的截面积从左向右连续减小，所述初级扩张段的截面积从左向右连续增大。

2.根据权利要求1所述的一种消防喷砂炮管，其特征在于，所述凸环的左右两侧分别形成有环向分布的第一弧形圈和第二弧形圈，所述第一弧形圈的内部形成了次级收缩段，所述次级收缩段的截面积从左向右连续减小，所述次级收缩段套设在第一喷射头的外部并与初级扩张段相互连通。

3.根据权利要求2所述的一种消防喷砂炮管，其特征在于，所述第二弧形圈的内部形成了次级扩张段，所述次级扩张段的截面积从左向右连续增大。

4.根据权利要求3所述的一种消防喷砂炮管型面的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据公式(1)计算出初级收缩段的内壁曲率以获得一维流动曲线；

步骤二，采用Cresci解析法将初级扩张段和次级扩张段都分为3个区域：源流逐渐形成的AODB区、将源流整流到具有相同马赫数的平行均匀流的BDEC区、型面消除壁面上所有膨胀波反射的BFC段；

步骤三，采用Foelsch方法的经验曲线设计AB段曲线；

步骤四，根据公式(2)确定BDEF区的轴向分布，换算简化后得到DE段的速度分布公式(3)；

步骤五，根据公式(3)先确定D点和E点的位置，再根据E点的左行特征线为直线定出特征线端点C的位置，将BD、DE、EC作为边界条件，利用三元特征线性理论结合质量守恒定律求出BC段的型面曲线。