(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210786333.6 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 马素霞　郭宇朦　张敬贤　张嘉杰　 刘赟　 (74)专利代理 机构 太原倍智知识产权代理事务 所(普通合伙) 14111 专利代理师 张宏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法及蒸 汽引射器喷管 (57)摘要 本发明涉及可调蒸汽引射器喷管的优化设 计方法及 蒸汽引射器喷管， 根据喷管喉部半径确 定蒸汽引射器喷管渐缩段长度、 喷管入口半径、 喷管渐缩段型线、 喷管渐扩段型线和调节锥结 构。 喷管渐缩 段型线和渐扩 段型线均由圆弧线和 直线组成。 渐缩 段的圆弧线半径是喷管喉部半径 的k倍 （4≤k≤8） ， 其直线与 圆弧线相切； 渐扩段 的圆弧线半径大于等于喉部半径的8倍， 直线斜 率为γ的正切值， 其中 γ为根据喷管出口马赫数 计算所得喷管最大膨胀角 β减1º； 调节锥底面半 径与喷管喉部半径相等， 调节锥半顶角 α满足关 系式α=‑2k+40。 采用该方法设计的可调蒸汽引 射器调节稳定性好， 调节精度高， 喷管出口流场 品质好， 引射器效率高。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115114795 A 2022.09.27 CN 115114795 A 1.一种可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 计算确定喷管喉部半径 Rt； 在已知工作喷管入口蒸汽温度 Tp、 压力pp、 流量Gp和等熵效率ηn条件下， 根据质量、 动量 以及能量守恒， 结合真实流体物性， 计算喷管喉部半径 Rt； 步骤二， 根据喷管 喉部半径 Rt确定可调蒸汽引射器喷管渐缩段长度 lc和喷管入口半径 R0； 步骤三， 根据喷管喉部半径 Rt确定喷管渐缩段型线； 喷管渐缩段型线由相切的直线和圆 弧线两部分组成； 步骤四， 根据喷管喉部半径 Rt确定喷管渐扩段型线； 喷管渐扩段型线由圆弧线和直线两 部分组成； 步骤五， 根据喷管喉部半径 Rt确定调节 锥结构， 包括底面半径 R2和锥半顶角 α。 2.根据权利要求1所述的可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法， 其特征在于： 步骤一 中， 确定喷管喉部半径 Rt的步骤包括： 步骤1， 由喷管入口蒸汽温度 Tp、 压力pp可查得工作蒸汽的比焓 hp和比熵sp；   （1） 步骤2， 假设喉部压力 pt， 根据喉部压力 pt和比熵sp查得喉部理想比焓 ht,s和喉部音速   at,s； （2） 步骤3， 由下式计算喷管喉部蒸汽的实际膨胀状态所对应的比焓 ht；   （3） 步骤4， 由下式计算喷管喉部蒸汽速度 vt；   （4） 步骤5， 比较 vt和at,s， 如果满足精度要求， 则计算结束； 否则令 pt1=pt+∆pt， 回到步骤 （2） ， 直到得到满足精度要求的结果； 步骤6， 由喉部 速度vt和流量Gp计算得喷管喉部半径 Rt； （5） 。 3.根据权利要求2所述的可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法， 其特征在于： 步骤二 中， 喷管入口半径 R0是喷管喉部半径 Rt的3倍， 即 R0=3Rt； 喷管渐缩 段长度lc是喉部半径 Rt的6 倍， 即lc=6Rt。 4.根据权利要求2或3所述的可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法， 其特 征在于： 步骤三中， 喷管渐缩段圆弧线半径 Rc是喉部半径 Rt的k倍， 即Rc=kRt,， 其中k取值为4≤ k ≤8。 5.根据权利要求 4所述的可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法， 其特 征在于： 步骤四中， 喷管渐扩段圆弧线半径 Rd≥8Rt； 喷管渐扩段直线斜率为 γ的正切值， 其中 γ为根据喷管 出口马赫数计算所 得喷管最大膨胀角 β减去1º。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114795 A 26.根据权利要求1、 2、 3或5所述的可调蒸汽引射器喷管的优化设计方法， 其特 征在于： 步骤五中， 调节锥底面半径 R2与喷管喉部半径 Rt相等； 调节锥半顶角 α =‑2k+40，k取值为 4≤k≤8。 7.一种蒸汽引射器喷管， 其特征在于： 其蒸汽引射器喷管渐缩段长度 lc、 喷管入口半径 R0、 喷管渐缩段型线、 喷管渐扩段型线和调节锥结构通过权利要求1 ‑6任意一项所述的可调 蒸汽引射器喷管的优化设计方法获得。 8.一种蒸汽引射器， 其特 征在于： 包括权利要求7 所述的蒸汽引射器喷管。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114795 A 3