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原文传递一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置及方法

专利名称：	一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置及方法
摘要：	本发明公开了一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置及方法，所述流动控制装置包括空化器、导气碗、通气管路、螺旋组件以及流量控制器等，高压气流沿所述通气管路经进气孔进入到隔层最终从排气孔排出形成回旋气流，并对所述螺旋组件形成冲击使其环绕所述超空泡水下航行体旋转，本发明通过在传统的空化器上增加流动控制装置，使空泡内气体起旋，将高压气流内能转化为轴向和切向动能，从而实现对空泡形态施加主动控制。所述用于提高通气空泡稳定性的流动控制方法，可以加快通气空泡的生成速率，抑制空泡内液体回射流的生成，空泡迅速生成直至包裹整个水下航行体形成超空泡状态，从而大大降低水下航行体表面的摩擦阻力。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国人民解放军国防科技大学
发明人：	向敏;赵小宇;张为华;郭敏;周后村;谢泽阳;刘波
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
申请号：	CN202010041245.4
公开号：	CN111098973A
代理机构：	长沙国科天河知识产权代理有限公司
代理人：	邱轶
分类号：	B63B1/38;B;B63;B63B;B63B1;B63B1/38
申请人地址：	410073 湖南省长沙市开福区德雅路109号
主权项：	1.一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置，包括可拆卸地安装在超空泡水下航行体头部的空化器(1)，其特征在于，还包括：导气碗(2)，包括端部固定连接所述空化器(1)的碗体(21)，所述碗体(21)为内部具有隔层(24)的双层结构，其中，远离所述空化器(1)的内层中部开设有进气孔(22)、围绕所述进气孔(22)的外延均匀开设有多个排气孔(23)；通气管路(3)，一端固定连接碗体(21)的内层、另一端通过管道连接到外部的高压气流源、中部外侧套接有螺旋组件(4)；螺旋组件(4)，包括套接在所述通气管路(3)外侧的螺旋套筒(41)以及均匀布设于所述螺旋套筒(41)外侧的多个螺旋叶片(42)；高压气流沿所述通气管路(3)经进气孔(22)进入到隔层(24)最终从排气孔(23)排出形成回旋气流，并对所述螺旋组件(4)形成冲击使其环绕所述超空泡水下航行体旋转。 2.根据权利要求1所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置，其特征在于：所述流动控制装置还包括安装在所述通气管路(3)远离空化器(1)一侧端部的流量控制器(5)，用于调控进入通气管路(3)内高压气流的总流量大小。 3.根据权利要求1所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置，其特征在于：所述螺旋组件(4)安装于所述导气碗(2)的空腔内部。 4.根据权利要求1所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置，其特征在于：所述高压气流为发动机尾喷燃气射流气体。 5.根据权利要求3所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置，其特征在于：所述螺旋叶片(42)相对于水平面的安装角度为15°～45°。 6.根据权利要求2所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制装置，其特征在于：所述流量控制器(5)为电磁阀。 7.一种超空泡水下航行体，其特征在于：包括航行体主体、发动机以及如权利要求1-6任一项所述的流动控制装置，所述流动控制装置与航行体主体采用焊接、螺纹连接或粘接的任意一种方式固定连接，并与所述发动机的尾喷管同轴设置。 8.一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，将权利要求1-6任一项所述的流动控制装置与航行体主体固定连接； S2，航行过程中，从发动机的尾喷燃气射流中引入高压气流，沿所述通气管路(3)经进气孔(22)进入到隔层(24)并最终从排气孔(23)排出形成回旋气流； S3，从所述排气孔(23)排出的高压气流对所述螺旋组件(4)形成冲击并使其环绕所述航行体主体旋转； S4，螺旋组件(4)旋转带动空化器(1)附近区域水气分离，加速空泡生成直至包裹住整个超空泡水下航行体形成超空泡状态； S5，螺旋组件(4)旋转使空泡内气体起旋，将高压气流内能转化为轴向和切向动能，从而对空泡形态施加主动控制。 9.根据权利要求8所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制方法，其特征在于：步骤S2中，在引入高压气流时根据需要调节所述通气管路(3)端部外侧的流量控制器(5)，调控高压气流的总流量大小。 10.根据权利要求9所述的一种用于提高通气空泡稳定性的流动控制方法，其特征在于：步骤S3中，当高压气流冲击螺旋组件(4)未能达到所需的旋流强度时，在空化器(1)一侧安装电机来驱动螺旋组件(4)旋转，用于增强气流绕水下航行体的起旋效果。
所属类别：	发明专利