本发明涉及公共安全领域，更具体地说是一种基于复合流协同的射流增程方法及装置。
背景技术：
实现有效介质的远程喷射在安全、卫生、农业、环保等领域均具有增强效果、扩大作用区域、降低使用成本的重要意义。现有远程喷射技术的开发思路大都集中在提升入口端动力，例如专利cn202010245877.2和专利cn201020139897.3利用风机产生的高速风流提升雾状介质的喷射距离，其射程极限都受到动力装置功率的限制。目前，鲜有从降低射流路径阻力的角度开发的远程喷射技术。
技术实现要素：
针对上述已有技术所存在的不足之处，本发明提出一种基于复合流协同的射流增程方法及装置，利用旋流降低有效介质喷射路径上的阻力，在同等动力条件下能够大幅提升有效介质的射程。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于复合流协同的射流增程方法，是在有效介质的喷射通道内，利用高速流体顺着喷射方向分别形成沿着中轴线直线前进的中轴线高速射流与于所述中轴线高速射流的外周呈回旋前进的外围旋流，以所述中轴线高速射流与外围旋流构成复合流，搭载于所述中轴线高速射流所处区域与外围旋流所处区域之间、顺着喷射方向通入喷射通道内的有效介质，依靠外围旋流的离心作用形成中心低压低阻区，降低有效介质喷射路径上的空气阻力，依靠中轴线高速射流助推以提升有效介质的喷射速度，实现有效介质的远程喷射。
本发明方法的特点也在于：
所述喷射通道以有效介质的通入口所在位置为界分为入口段与混合段，所述复合流的中轴线高速射流与外围旋流于入口段内形成且之间相隔离，自有效介质的通入口所在位置起失去隔离约束在混合段形成所述复合流，搭载自通入口处通入喷射通道内的有效介质，实现有效介质的远程喷射。
所述入口段内沿全段设置呈柱状的轴向射流通道，向所述轴向射流通道内通入高速流体形成所述中轴线高速射流；所述入口段内沿全段、在所述轴向射流通道的外周呈同轴地形成有独立于轴向射流通道的环形的旋流通道，向所述旋流通道内通入高速流体形成所述外围旋流；
所述有效介质的通入口呈环形，与所述轴向射流通道与旋流通道呈同轴设置，于径向方向是位于轴向射流通道与旋流通道之间。
所适用的有效介质类型包括干粉、雾滴、泡沫、杀毒消菌剂。
所述外围旋流以高速液体或气体作为动力介质。
所述中轴线高速射流以高速液体或气体作为动力介质。
本发明同时提出了一种实现上述基于复合流协同的射流增程方法的装置，其结构特点是：
装置内形成贯通的圆柱形腔室，作为有效介质的喷射通道，以所述喷射通道的前段为入口段、后段为混合段，入口段的前端为入口端，用于通入高速流体，混合段的后端为出口端；所述入口段的全段沿轴向于中部设置贯通的分隔管，所述分隔管的管内区域作为轴向射流通道，外壁与入口段内壁之间形成环形区域并沿轴向设置螺旋导流叶片，构成旋流通道，管壁内于后端部形成环形空腔，所述环形空腔后端开口、与混合段相通，作为有效介质通入混合段的通入口，前端与沿径向设置的入口管相通并构成有效介质输送通道，所述入口管管口露出于装置外，作为有效介质入口。
本发明还提出了一种实现上述基于复合流协同的射流增程方法的装置，其结构特点是：
装置内形成贯通的圆柱形腔室，作为有效介质的喷射通道，以所述喷射通道的前段为入口段、后段为混合段，混合段后端作为出口端；所述入口段的全段沿轴向于中部设置贯通的分隔管，依靠分隔管的前端管口与外部相通；以所述分隔管的管内区域作为轴向射流通道，以前端管口作为轴向射流入口；所述分隔管的外壁与入口段内壁之间形成环形区域，与设于所述入口段侧壁前端的切向流体入口相通并构成旋流通道；所述分隔管的管壁内于后端部形成环形空腔，所述环形空腔后端开口、与混合段相通，作为有效介质通入混合段的通入口，前端与沿径向设置的入口管相通并构成有效介质输送通道，所述入口管管口露出于装置外，作为有效介质入口。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明提出的在有效介质的喷射通道内形成复合流动的思路在本领域内是全新；一方面利用外围旋流的离心作用形成中心低压低阻区，使有效介质喷射路径上的空气密度和压强下降，降低有效介质喷射路径上所承受的空气阻力，并提高复合流整体系统对外部介质的卷吸作用；另一方面，利用中轴线高速射流助推有效介质，提升有效介质的喷射速度。在同等动力源功率条件下，本发明能够大幅提升有效介质的射程，实现有效介质的远程喷射；
2、本发明所设计的复合流还能够促进有效介质与助推流体充分混合，此外，还可根据实际条件选用不同的有效介质、助推介质、旋流介质和动力机械，在工程实践中具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明实施例1装置的立体结构示意图；
图2是图1的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例2装置的立体结构示意图；
图4是图3的剖面结构示意图；
图5是图3中切向流体入口处的剖面结构示意图；
图6是图5中f-f截面的结构示意图。
图中，1入口段；2混合段；3分隔管；4轴向射流通道；5旋流通道；51螺旋导流叶片；52切向流体入口；6有效介质输送通道；7入口管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的基于复合流协同的射流增程方法是在有效介质的喷射通道内，利用高速流体顺着喷射方向分别形成沿着中轴线直线前进的中轴线高速射流与于中轴线高速射流的外周呈回旋前进的外围旋流，以中轴线高速射流与外围旋流构成复合流，搭载于中轴线高速射流所处区域与外围旋流所处区域之间、顺着喷射方向通入喷射通道内的有效介质，依靠外围旋流的离心作用形成中心低压低阻区，降低有效介质喷射路径上的空气阻力，依靠中轴线高速射流助推以提升有效介质的喷射速度，实现有效介质的远程喷射。
具体实施中：
喷射通道以有效介质的通入口所在位置为界分为入口段1与混合段2，复合流的中轴线高速射流与外围旋流于入口段1内形成且之间相隔离，自有效介质的通入口所在位置起失去隔离约束在混合段2形成复合流，搭载自通入口处通入喷射通道内的有效介质，实现有效介质的远程喷射。
其中，入口段1内沿全段设置呈柱状的轴向射流通道4，向轴向射流通道4内通入高速流体形成中轴线高速射流；入口段1内沿全段、在轴向射流通道4的外周呈同轴地形成有独立于轴向射流通道4的环形的旋流通道5，向旋流通道5内通入高速流体形成外围旋流；
有效介质的通入口呈环形，与轴向射流通道4与旋流通道5呈同轴设置，于径向方向是位于轴向射流通道4与旋流通道5之间，有效介质经通入口在复合流的混合段2注入喷射通道，获取动能。
所适用的可被诱导远距离传输的有效介质类型包括干粉、雾滴、泡沫、杀毒消菌剂。
外围旋流与中轴线高速射流均是以高速液体或气体作为动力介质，可以采用空气、氮气、二氧化碳或其他气体，也可根据实际需要采用水等液体。
在旋流通道5内形成旋流的方式可以是：
在旋流通道5内设置螺旋导流叶片51，利用螺旋导流叶片51使通入旋流通道5内的高速流体呈回旋前进；
或，采用切向入口配合于旋流通道5，使高速流体沿着旋流通道5的切向进入，在旋流通道5内壁的约束下形成旋流。
下面分别以实施例1与实施例2详述。
实施例1：
请参照图1至图2，本实施例的实现上述基于复合流协同的射流增程方法的装置结构设置如下：
装置内形成贯通的圆柱形腔室，作为有效介质的喷射通道，以所述喷射通道的前段为入口段1、后段为混合段2，入口段1的前端为入口端，用于通入高速流体，混合段2的后端为出口端；所述入口段1的全段沿轴向于中部设置贯通的分隔管3，所述分隔管3的管内区域作为轴向射流通道4，外壁与入口段1内壁之间形成环形区域并沿轴向设置螺旋导流叶片51，构成旋流通道5，管壁内于后端部形成环形空腔，所述环形空腔后端开口、与混合段2相通，作为有效介质通入混合段的通入口，前端与沿径向设置的入口管7相通并构成有效介质输送通道6，所述入口管7管口露出于装置外，作为有效介质入口。
工作原理：
装置的入口端接压缩气源，气体自入口端通入入口段1。其中，进入外围环形区域内的气体沿螺旋导流叶片51的引导，在旋流通道5内形成外围旋流；而进入分隔管3管内区域的气体因没有受到任何阻挡，以高速进入轴向射流通道4，形成中轴线高速射流。入口段1全段通过分隔管3保持旋流通道5与轴向射流通道4之间的隔离，当中轴线高速射流与外围旋流进入混合段2时则失去隔离约束，形成复合流场；
有效介质由入口管7管口通入有效介质输送通道6，进入混合段2内的复合流场，经过混合段2中复合流对有效介质的混合和加速作用，实现远程喷射。
实施例2：
请参照图3至图6，本实施例的实现上述基于复合流协同的射流增程方法的装置结构设置如下：
装置内形成贯通的圆柱形腔室，作为有效介质的喷射通道，以所述喷射通道的前段为入口段1、后段为混合段2，混合段2后端作为出口端；所述入口段1的全段沿轴向于中部设置贯通的分隔管3，依靠分隔管3的前端管口与外部相通；以所述分隔管3的管内区域作为轴向射流通道4，以前端管口作为轴向射流入口；所述分隔管3的外壁与入口段1内壁之间形成环形区域，与设于所述入口段1侧壁前端的切向流体入口52相通并构成旋流通道5，经切向流体入口52通入的高速流体是与环形区域内壁呈相切地进入环形区域内；所述分隔管3的管壁内于后端部形成环形空腔，所述环形空腔后端开口、与混合段2相通，作为有效介质通入混合段的通入口，前端与沿径向设置的入口管7相通并构成有效介质输送通道6，所述入口管7管口露出于装置外，作为有效介质入口。
工作原理：
可采用高速液体或压缩气体作为外围旋流及中轴线高速射流的动力介质，经切向流体入口52通入旋流通道5的环形区域内，在环形区域内壁的约束下形成稳定的外围旋流，经轴向射流入口通入轴向射流通道4，形成中轴线高速射流。外围旋流与中轴线高速射流在入口段1全段由分隔管3保持隔离，进入混合段2后失去隔离约束形成复合流场，使经有效介质输送通道6通入混合段2内的有效介质被加速并混合均匀。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种基于复合流协同的射流增程方法，其特征是：
在有效介质的喷射通道内，利用高速流体顺着喷射方向分别形成沿着中轴线直线前进的中轴线高速射流与于所述中轴线高速射流的外周呈回旋前进的外围旋流，以所述中轴线高速射流与外围旋流构成复合流，搭载于所述中轴线高速射流所处区域与外围旋流所处区域之间、顺着喷射方向通入喷射通道内的有效介质，依靠外围旋流的离心作用形成中心低压低阻区，降低有效介质喷射路径上的空气阻力，依靠中轴线高速射流助推以提升有效介质的喷射速度，实现有效介质的远程喷射。
2.根据权利要求1所述的基于复合流协同的射流增程方法，其特征是：
所述喷射通道以有效介质的通入口所在位置为界分为入口段(1)与混合段(2)，所述复合流的中轴线高速射流与外围旋流于入口段(1)内形成且之间相隔离，自有效介质的通入口所在位置起失去隔离约束在混合段(2)形成所述复合流，搭载自通入口处通入喷射通道内的有效介质，实现有效介质的远程喷射。
3.根据权利要求2所述的基于复合流协同的射流增程方法，其特征是：
所述入口段(1)内沿全段设置呈柱状的轴向射流通道(4)，向所述轴向射流通道(4)内通入高速流体形成所述中轴线高速射流；
所述入口段(1)内沿全段、在所述轴向射流通道(4)的外周形成有呈同轴的、独立于轴向射流通道(4)的环形的旋流通道(5)，向所述旋流通道(5)内通入高速流体形成所述外围旋流；
所述有效介质的通入口呈环形，与所述轴向射流通道(4)与旋流通道(5)呈同轴设置，于径向方向是位于轴向射流通道(4)与旋流通道(5)之间。
4.根据权利要求1所述的基于复合流协同的射流增程方法，其特征是：所适用的有效介质类型包括干粉、雾滴、泡沫、杀毒消菌剂。
5.根据权利要求1所述的基于复合流协同的射流增程方法，其特征是：所述外围旋流以高速液体或气体作为动力介质。
6.根据权利要求1所述的基于复合流协同的射流增程方法，其特征是：所述中轴线高速射流以高速液体或气体作为动力介质。
7.一种实现权利要求1-6任一项所述基于复合流协同的射流增程方法的装置，其特征是：
装置内形成贯通的圆柱形腔室，作为有效介质的喷射通道，以所述喷射通道的前段为入口段(1)、后段为混合段(2)，入口段(1)的前端为入口端，用于通入高速流体，混合段(2)的后端为出口端；所述入口段(1)的全段沿轴向于中部设置贯通的分隔管(3)，所述分隔管(3)的管内区域作为轴向射流通道(4)，外壁与入口段(1)内壁之间形成环形区域并沿轴向设置螺旋导流叶片(51)，构成旋流通道(5)，管壁内于后端部形成环形空腔，所述环形空腔后端开口、与混合段(2)相通，作为有效介质通入混合段(2)的通入口，前端与沿径向设置的入口管(7)相通并构成有效介质输送通道(6)，所述入口管(7)管口露出于装置外，作为有效介质入口。
8.一种实现权利要求1-6任一项所述基于复合流协同的射流增程方法的装置，其特征是：
装置内形成贯通的圆柱形腔室，作为有效介质的喷射通道，以所述喷射通道的前段为入口段(1)、后段为混合段(2)，混合段(2)后端作为出口端；所述入口段(1)的全段沿轴向于中部设置贯通的分隔管(3)，依靠分隔管(3)的前端管口与外部相通；以所述分隔管(3)的管内区域作为轴向射流通道(4)，以前端管口作为轴向射流入口；所述分隔管(3)的外壁与入口段(1)内壁之间形成环形区域，与设于所述入口段(1)侧壁前端的切向流体入口(52)相通并构成旋流通道(5)；所述分隔管(3)的管壁内于后端部形成环形空腔，所述环形空腔后端开口、与混合段(2)相通，作为有效介质通入混合段(2)的通入口，前端与沿径向设置的入口管(7)相通并构成有效介质输送通道(6)，所述入口管(7)管口露出于装置外，作为有效介质入口。
技术总结