本发明属于多种流体及压力气体射流增压应用技术领域，更具体地，涉及一种静止式振荡射流引射增压装置。
背景技术：
气体压力能的综合利用具有重要的经济效益和社会效益。静止式引射增压器具有结构简单、无转动部件，且两相流适应性好等优点而广泛应用于天然气开采、高压煤层气降压、低压气增压集输及废热能综合利用等领域。但传统静止式引射增压器相比膨胀机-压缩机组、涡轮增压器而言，等熵效率较低，急需进一步提高其引射增压的效率。
研究表明，非定常过程效率往往高于定常过程效率。典型的案例为轴向流式射流气波增压器(cn201220115597.0)、径流式射流气波增压器(cn201210081102.1)等利用了高压气体周期性接通震荡管产生激波来对低压气体增压，可实现较高的压缩效率。但是，以上装置都属于动设备，结构复杂、扛工况波动能力不足，使用受限。因此，研制出一种具备传统静止式引射增压器优点的同时还具有较高等熵效率的引射增压器是很有必要的。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种静止式振荡射流引射增压装置，由此解决传统稳态引射等熵效率低的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种静止式振荡射流引射增压装置，包括喷嘴段、射流振荡段、引射流道和混合腔；
所述喷嘴段、射流振荡段和所述混合腔依流体流动方向依次连接；
所述射流振荡段与所述混合腔之间设有分流劈，所述分流劈前部外表面将所述射流振荡段的后端一分为二形成两个振荡管，所述分流劈后部外表面将所述混合腔的前端一分为二形成两个减速扩压流道；
位于同一侧的所述振荡管与所述减速扩压流道连通并且所述振荡管与所述减速扩压流道之间设有振荡管出口；
所述引射流道沿所述射流振荡段中轴线对称设置于其两端，所述引射流道的一端设有引射流道入口，其另一端与所述振荡管连通；
所述喷嘴段用于使进入引射增压装置的流体进行加速后射入所述射流振荡段内；加速后的流体在所述射流振荡段内根据流体的附壁效应随机偏转向一边振荡管，形成具有周期性的自持偏振射流；
所述自持偏振射流在所述振荡管内自由膨胀进而压缩从所述引射流道引入的引射流体，并产生非定常激波，所述非定常激波沿所述振荡管传播并穿过所述振荡管出口流入所述减速扩压流道；
所述减速扩压流道用于使所述非定常激波减速降压后流入所述混合腔，并从所述混合腔的引射器出口流出。
优选地，所述喷嘴段包括喷嘴渐缩腔和导流块；
所述喷嘴渐缩腔的一端设有引射器入口，其另一端连通于所述射流振荡段；
所述导流块位于所述喷嘴渐缩腔内并沿其中轴线方向可水平滑动以调节所述引射器入口的面积。
优选地，所述导流块为菱形导流块。
优选地，所述射流振荡段包括振荡腔和反馈通道；
所述反馈通道沿所述振荡腔腔体中轴线对称设置，且所述反馈通道位于所述引射流道的前端；
所述反馈通道为u形不规则通道，所述反馈通道设有反馈通道入口和反馈通道出口，所述反馈通道出口设置于所述反馈通道入口的前端；
所述反馈通道出口与所述振荡腔内流体流动方向垂直。
优选地，所述反馈通道入口的口径大于所述反馈通道出口的口径。
优选地，所述反馈通道入口设有凸台，所述凸台用于使所述振荡管内的流体便于流入所述反馈通道。
优选地，所述分流劈截面形状为菱形，其前部截面和后部截面均为等腰三角形；
所述分流劈前部截面等腰三角形的顶角范围为10°～30°。
优选地，所述减速扩压流道的张角范围为10°～30°。
优选地，所述分流劈前部的顶部位于所述反馈通道出口的后侧。
优选地，所述引射流道与所述振荡管内的流体流向的夹角为钝角。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明通过振荡射流进行非定常的引射与压缩增压过程，克服传统稳态引射等熵效率低的问题，进一步提高了静止式引射装置的经济效益；
2、本发明通过可移动导流块改变射流面积比，可以产生稳定的震荡射流，抗工况波动能力强；
3、本发明在提高引射装置引射等熵效率的同时，结构简单、无活动部件、抗两相流能力强等优点。
附图说明
图1是本发明中静止式振荡射流引射增压装置的结构示意图；
图2是本发明中流体在射流振荡段中流动路径的示意图；
图3是本发明中流体在射流振荡段中流动路径的示意图；
图4是本发明中振荡管内流体流动示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：喷嘴渐缩腔1；振荡腔2；反馈通道出口3；反馈通道入口4；引射流道入口5；振荡管出口6；混合腔7；引射器出口8；减速扩压流道9；分流劈10；振荡管11；引射流道12；附壁面13；反馈通道14；导流块15；引射器入口16；引射低压区17；接触面18；被增压器19；非定常激波20。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；另外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
图1是本发明静止式振荡射流引射增压装置的结构示意图。如图1所示，本发明提出了一种静止式振荡射流引射增压装置，包括喷嘴段、射流振荡段、引射流道12和混合腔7。
如图1所示，所述喷嘴段包括喷嘴渐缩腔1和导流块15，所述喷嘴渐缩腔1的前端设有所述引射器入口16，流体从所述引射器入口16流入引射增压装置内，所述喷嘴渐缩腔1的后端与所述射流振荡段连通。
具体的，所述喷嘴渐缩腔1为前端腔径大，后端腔径逐渐变小的结构，以使流入的流体可以在其后端进行加速。所述喷嘴渐缩腔1的内部设有所述导流块15，所述导流块可以沿所述喷嘴渐缩腔1的中轴线方向水平滑动。
优选地，所述导流块15为菱形导流块，所述导流块15的外表面与所述喷嘴渐缩腔1构成了一个渐缩-渐扩加速流道，通过所述导流块15的水平滑动可以方便调节流道的面积比，进而对工况有一定波动的情形下仍可以产生稳定的射流。
更进一步的说明，如图1所示，所述射流振荡段包括振荡腔2、反馈通道14、引射流道12。所述振荡腔2的前端连通于所述喷嘴渐缩腔1，所述振荡腔2的后端连通于所述混合腔7。
振荡腔2与混合腔7的连通处设有所述分流劈10。优选地，所述分流劈10截面形状为菱形形状，其前后部截面均为等腰三角形，前部的分流劈外表面与所述振荡腔2的附壁面13共同构成所述振荡管流道11，后部的分流劈外表面与所述混合腔内壁面共同构成所述减速扩压流道9。
优选地，所述分流劈前部的等腰三角形的顶角为锐角，其夹角范围为10°～30°。
如图1所示，所述反馈通道14和所述引射流道12均沿所述振荡腔2的中轴线对称设置，并且所述反馈通道14位于所述引射流道12的前端。
反馈通道14为一u形通道，u形通道的两端口分别为所述反馈通道入口4和反馈通道出口3，所述反馈通道出口3位于所述反馈通道入口4的前端。
优选地，所述u形通道为不规则结构空腔，利用空腔的共振频率可以调节射流振荡的偏转频率。所述反馈通道入口4的口径大于所述反馈通道出口3的口径，所述反馈通道入口4至所述反馈通道出口3的路径中，所述通道的直径在反馈通道14的中轴线处变小。
更进一步的说明，所述反馈通道出口3的流道方向与所述振荡腔2内流体流动的方向垂直，便于反馈流体对主射流的控制。所述分流劈10前部的端部位于所述反馈通道出口3偏右侧，同样便于反馈流体对主射流的控制。
所述反馈通道入口4的右侧设有一微小凸台，所述凸台使所述振荡管11内流体便于流入所述反馈通道14内，形成反馈流。
引射流道12的一端设有引射流道入口5，其另一端连通于所述振荡管11。所述引射流道12可与所述振荡管11呈一定夹角连通，便于引射流体被引射流道引入振荡管11。
如图1所示，所述分流劈10后部的外表面与所述混合腔内壁面共同构成所述减速扩压流道9，所述减速扩压流道9与所述混合腔7连通，所述混合腔7的后端设有引射器出口8。
优选地，所述减速扩压流道的张角范围为10°～30°，以使流体减速扩压的同时减小壁面分离效应。
本发明利用流体高速射流的附壁效应，在振荡腔内产生周期性的自持偏振射流，在振荡腔下游的振荡管入口形成间歇射流，从而在振荡管内产生非定常激波，同时在射流自由膨胀区产生引射低压，利用这一引射低压区来引射被增压流体，利用下一周期产生的非定常激波压缩被增压流体，完成较高等熵压缩效率的引射增压过程。
图2和图3是本发明流体在射流振荡段中流动路径的示意图，如图2和图3所示，箭头方向代表流体流动的方向，下面对整个引射增压装置的工作流程进行说明：
根据工况将可移动菱形导流块15滑动到合适的位置，形成合适的喷嘴气流加速面积比后，流体经所述引射器入口16进入引射增压装置内，流体通过可移动菱形导流块15一分为二后进行所述喷嘴渐缩腔1的后端进行加速，最后射流入所述振荡腔2。在所述分流劈10前部等腰三角面分流下，根据流体的附壁效应(科恩达效应)随机偏转向一边，并附着于两侧附壁面13中的其中一侧，大部分流体射流进行所述振荡管11内，少部分则会通过所述反馈通道入口4进入所述反馈通道14内。如图2所示，反馈流体最终会经反馈通道出口3进行入振荡腔2，并推动偏转射流偏向另一侧，完成一次振荡射流的过程，然后重复上述过程。如图3所示，周而复始产生具有一定频率的偏转射流。
进入振荡管11内的射流会在振荡管11内自由膨胀来压缩上一周期经引射流道入口5和引射流道12进入振荡管11内的引射流体，二者之间会形成一个接触面18，同时会产生一个非定常激波20沿振荡管11向后传播，如图4所示。进入振荡管11内的射流自由膨胀后，压力降低从而形成引射低压区17，非定常激波20扫过的区域流体压力升高从而形成被增压区19，当非定常激波20穿过振荡管出口6后，振荡管11内的被增压流体开始排出振荡管11进入减速扩压流道9进行动能和压力能的转换，同时引射低压区17的压力低于引射流道入口5的压力时，引射流体开始经引射流道12进入振荡管11等待下一周期偏转射流的压缩增压。
流体在减速扩压通道9内动能降低到合理水平后进入混合腔7，最后经引射器出口8流出引射增压装置，完成整个振荡射流引射增压的过程。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，包括喷嘴段、射流振荡段、引射流道(12)和混合腔(7)；
所述喷嘴段、射流振荡段和所述混合腔(7)依流体流动方向依次连接；
所述射流振荡段与所述混合腔(7)之间设有分流劈(10)，所述分流劈(10)前部外表面将所述射流振荡段的后端一分为二形成两个振荡管(11)，所述分流劈(10)后部外表面将所述混合腔(7)的前端一分为二形成两个减速扩压流道(9)；
位于同一侧的所述振荡管(11)与所述减速扩压流道(9)连通；
所述引射流道(12)沿所述射流振荡段中轴线对称设置于其两端，所述引射流道(12)的一端设有引射流道入口(5)，其另一端与所述振荡管(11)连通；
所述喷嘴段用于使流体加速并在所述射流振荡段内根据流体的附壁效应随机偏转向一边振荡管(11)，形成周期性的自持偏振射流；
所述自持偏振射流在所述振荡管(11)内自由膨胀进而压缩从所述引射流道(12)引入的引射流体，并产生非定常激波(20)，所述非定常激波(20)沿所述振荡管(11)传播并穿过所述振荡管出口(6)流入所述减速扩压流道(9)；
所述减速扩压流道(9)用于使所述非定常激波(20)减速降压后流入所述混合腔(7)，并从所述混合腔(7)的引射器出口(8)流出。
2.根据权利要求1所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述喷嘴段包括喷嘴渐缩腔(1)和导流块(15)；
所述喷嘴渐缩腔(1)的一端设有引射器入口(16)，其另一端连通于所述射流振荡段；
所述导流块(15)位于所述喷嘴渐缩腔(1)内并沿其中轴线方向可水平滑动以调节所述引射器入口(16)的面积。
3.根据权利要求2所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述导流块(15)为菱形导流块。
4.根据权利要求1或3任一项所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述射流振荡段包括振荡腔(2)和反馈通道(14)；
所述反馈通道(14)沿所述振荡腔(2)腔体中轴线对称设置，且所述反馈通道(14)位于所述引射流道(12)的前端；
所述反馈通道(14)为u形不规则通道，所述反馈通道(14)设有反馈通道入口(4)和反馈通道出口(3)，所述反馈通道出口(3)设置于所述反馈通道入口(4)的前端；
所述反馈通道出口(3)与所述振荡腔(2)内流体流动方向垂直。
5.根据权利要求4所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述反馈通道入口(4)的口径大于所述反馈通道出口(3)的口径。
6.根据权利要求5所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述反馈通道入口(4)设有凸台，所述凸台用于使所述振荡管(11)内的流体便于流入所述反馈通道(14)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述分流劈(10)截面形状为菱形，其前部截面和后部截面均为等腰三角形；
所述分流劈(10)前部截面等腰三角形的顶角范围为10°～30°。
8.根据权利要求7所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述减速扩压流道(9)的张角范围为10°～30°。
9.根据权利要求8所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述分流劈(10)前部的顶部位于所述反馈通道出口(3)的后侧。
10.根据权利要求1所述的一种静止式振荡射流引射增压装置，其特征在于，所述引射流道(12)与所述振荡管(11)内的流体流向的夹角为钝角。
技术总结