一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘
本申请涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种LAVAL型流道及其设计方法和环缝喷盘，在轴向截面上，通过设置扩张段的上边界特征线为直线段，扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，第一圆弧段的首端与喉部连接，且第一圆弧段的首端的切线与直线段平行，第一圆弧段的末端与第二圆弧段的首端连接，且第一圆弧段的末端的切线与第二圆弧段的首端的切线重合，第二圆弧段的末端的切线与直线段平行，第一圆弧段的圆心位于远离直线段的一侧，第二圆弧段的圆心位于靠近直线段的一侧，可以减少雾化气流方向的偏移，有效降低回流区影响LAVAL型流道内部气体流动的可能性，从而有利于提高雾化效果。
发明专利
CN202410019223.6
2024-01-05
CN117505863A
2024-02-06
B22F9/08(2006.01)
季华实验室
王磊;余立滨;农晓东;熊孝经;孟宪钊;毕云杰
528200 广东省佛山市南海区桂城街道环岛南路28号
广东海融科创知识产权代理事务所(普通合伙)
夏雪梅
广东;44
1.一种LAVAL型流道，应用于雾化喷盘，其特征在于，所述LAVAL型流道包括依次连接的收缩段、喉部和扩张段； 所述收缩段的开口沿所述喉部方向逐渐收缩，所述收缩段的收缩口与喉部连接；在轴向截面上，所述扩张段的上边界特征线为直线段，所述扩张段的下边界特征线包括第一圆弧段和第二圆弧段，所述第一圆弧段的首端与所述喉部连接，且所述第一圆弧段的首端的切线与所述直线段平行，所述第一圆弧段的末端与所述第二圆弧段的首端连接，且所述第一圆弧段的末端的切线与所述第二圆弧段的首端的切线重合，所述第二圆弧段的末端的切线与所述直线段平行，所述第一圆弧段的圆心位于远离所述直线段的一侧，所述第二圆弧段的圆心位于靠近所述直线段的一侧。 2.根据权利要求1所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述扩张段出口的截面积和所述喉部的截面积之比满足以下关系： ； 式中，为所述喉部的截面积，/>为所述扩张段出口的截面积，/>为预设的马赫数，k为雾化气体绝热指数。 3.根据权利要求2所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述第一圆弧段的半径满足以下关系： ； ； 式中，为所述第一圆弧段的半径，/>为预设的所述扩张段的分隔角，/>为预设的所述喉部的特征半缝宽度，/>为所述喉部的宽度，/>为第三直线长度，/>为预设的第二夹角。 4.根据权利要求3所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述第二圆弧段的半径满足以下关系： ； ； ； 式中，为第一直线长度和第二直线长度之和，/>为所述第一直线长度，/>为所述第二直线长度，/>为所述第二圆弧段的半径，/>为扩张段的出口的特征半缝宽度，所述扩张段的出口的特征半缝宽度是指所述第二圆弧段的末端到所述喉部的轴向截面中心线的垂直距离。 5.根据权利要求4所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述扩张段的出口的特征半缝宽度满足以下关系， ； 式中，为气流冲角，/>为出口直径。 6.根据权利要求5所述的LAVAL型流道，其特征在于，所述收缩段的上边界特征线为如下的五阶多项式曲线，所述收缩段的下边界特征线与所述收缩段的上边界特征线关于所述喉部的轴向截面中心线对称； ； 式中，（）为在喉部的轴向截面上的XOY坐标系下的坐标，所述XOY坐标系以所述喉部的轴向截面中点为原点，X轴与喉部的轴向截面中心线重叠且指向所述扩张段出口，X轴与Y轴垂直，且Y轴由XOY坐标系原点指向所述喉部的上边界特征线，/>、/>、/> 和/>均为预设参数，/>为预设的所述收缩段入口的半径，/>为预设的第四直线长度。 7.一种LAVAL型流道的设计方法，其特征在于，基于权利要求1-权利要求6任一项所述的LAVAL型流道，所述设计方法包括步骤： A1.基于预设的马赫数计算所述扩张段出口的截面积和所述喉部的截面积之比; A2.根据所述喉部的宽度和预设的所述扩张段的分隔角计算所述第一圆弧段的半径； A3.根据所述扩张段出口的截面积和所述喉部截面积之比、预设的气流冲角、出口直径、预设的所述喉部的特征半缝宽度和预设的所述扩张段的分隔角，计算所述扩张段的出口的特征半缝宽度； A4.根据所述第一圆弧段的半径、预设的所述扩张段的分隔角、所述喉部的特征半缝宽度和所述扩张段的出口的特征半缝宽度，计算所述第二圆弧段的半径； A5.根据所述喉部的特征半缝宽度、预设的所述收缩段入口的半径和预设的所述第一直线长度，计算所述收缩段的上边界特征线和下边界特征线。 8.一种环缝喷盘，其特征在于，包括如权利要求1-权利要求6任一项所述的LAVAL型流道。 9.根据权利要求8所述的环缝喷盘，其特征在于，所述扩张段的下边界壁体与所述环缝喷盘之间可拆卸地连接。 10.根据权利要求8所述的环缝喷盘，其特征在于，所述环缝喷盘中设置有第一气腔和进气通道，所述第一气腔与所述LAVAL型流道的收缩段连接，所述第一气腔通过所述进气通道与外部的供气装置连接。