技术领域本发明属于雾化设备，具体涉及一种撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴。
背景技术：
凝胶燃料具有固体燃料高安全性、易储藏和不易泄漏等优点，又有液体燃料流量可控的优点，并且可以在其中加入一些金属颗粒增加能量，在航空航天领域是一种很有运用前景的燃料，因此受到极大的关注。但是凝胶燃料是一种非牛顿流体，粘度很高，存在难以雾化的问题。对于凝胶燃料，通常采用直喷式、压力旋转式或Y型两相喷嘴，它们都难以达到良好的雾化效果。目前两股或者三股撞击式喷嘴能够取得较好的液体破碎效果，也是国内外研究较多的喷嘴形式，但是其雾化程度仍然不够理想。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴，使得高粘稠（粘性系数数量级在103以上）的流体能够达到较好的雾化效果和均匀的空间分布，为后续高效率的燃烧组织提供条件。实现本发明目的的技术解决方案为：一种撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴，包括喷嘴、气体进流管和四个撞击喷注器，喷嘴一端与气体进流管固连，气体进流管侧壁上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，四个撞击喷注器分别固定在所述第一通孔内。所述喷嘴包括依次设置的第一平直管、收缩管和第二平直管，第二平直管与气体进流管固连，第一平直管的直径大于收缩管最小端面的直径，第一平直管内远离收缩管的一端设有振荡器，中心设有第二通孔，第二通孔前端面与第一平直管构成振荡腔。所述第二通孔为先平直后扩张通孔。喷嘴还包括紧固螺钉，所述设有振荡器的第一平直管侧壁开有螺纹孔，通过紧固螺钉压紧振荡器。振荡腔长度为Lx，第一平直管的直径为D11，收缩管最小端面的直径为D12，D11为D12的2~6倍，Lx为D11的2~3倍，收缩管的收缩角β为60°~90°。所述气体进流管包括连接直管和进气连接管，连接直管外壁对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，用于固定撞击喷注器；连接直管一端与喷嘴固连，另一端与进气连接管固连，进气连接管的中心开有先平直后扩张的第三通孔，第三通孔的平直段用于连接气源。所述第三通孔扩张段的扩张角度为30°~75°，连接直管的直径为D21，进气连接管内第三通孔平直段的直径为D22，D21为D22的1.5~3倍。还包括垫片，垫片位于气体进流管的连接直管顶部，保证喷嘴和气体进流管的密封性。所述撞击喷注器的出口端以端面中心为对称点，对称开有2个斜孔，两个斜孔的交点位于喷嘴的连接直管内。所述两个斜孔的夹角为α，α为45°~120°。本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）液体先后经过了撞击、气动和自激振荡三种雾化过程，有效改善了高粘稠流体的雾化效果。（2）采用了四个分布于同一平面的两股撞击式喷嘴，增强了撞击雾化的效果。（3）用于产生气流自激振荡的振荡器可以进行替换和调节，以取得最大的振荡扰动。（4）结构简单，实施方便。附图说明图1为本发明撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴的整体结构示意图。图2为本发明图1的D-D剖面图。图3为本发明撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴的撞击喷注器的局部结构示意图。图4为本发明撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴的喷嘴结构示意图。图5为本发明撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴的气体进流管结构示意图。图6为本发明实施例2的喷嘴局部结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。结合图1和图2，一种撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴，包括喷嘴1、气体进流管2和四个撞击喷注器3，喷嘴1一端与气体进流管2固连，气体进流管2侧壁上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，四个撞击喷注器3分别固定在所述第一通孔内。结合图4，喷嘴1包括依次设置的第一平直管11、收缩管12和第二平直管13，第二平直管13与气体进流管2固连，第一平直管11的直径大于收缩管12最小端面的直径，第一平直管11远离收缩管12的一端设有振荡器14，中心设有第二通孔，第二通孔前端面与第一平直管11构成振荡腔。所述第二通孔为先平直后扩张通孔，即靠近收缩管12一端的通孔为平直端。喷嘴1还包括紧固螺钉15，所述设有振荡器14的第一平直管11侧壁开有螺纹孔，通过紧固螺钉15压紧振荡器14。振荡腔长度为Lx，第一平直管11的直径为D11，收缩管12最小端面的直径为D12，D11为D12的2~6倍，Lx为D11的2~3倍，收缩管12的收缩角β为60°~90°。结合图5，气体进流管2包括连接直管21和进气连接管22，连接直管21上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，用于固定撞击喷注器3；连接直管21一端与喷嘴1固连，另一端与进气连接管22固连，进气连接管22的中心开有先平直后扩张的第三通孔，第三通孔的平直段用于连接气源，第三通孔的扩张段用于连接连接直管21。所述第三通孔扩张段的扩张角度为30°~75°，连接直管21的直径为D21，进气连接管22内第三通孔平直段的直径为D22，D21为D22的1.5~3倍。结合图3，撞击喷注器3的出口端以端面中心为对称点，对称开有2个斜孔31，两个斜孔的交点位于喷嘴1的连接直管21内。所述两个斜孔31的夹角为α，α为45°~120°。还包括垫片4，垫片4位于气体进流管2的连接直管21顶部，保证喷嘴1和气体进流管2的密封性。实施例1结合图1至图5，一种撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴，包括喷嘴1、气体进流管2和四个撞击喷注器3，喷嘴1一端与气体进流管2固连，气体进流管2侧壁上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，四个撞击喷注器3分别固定在所述第一通孔内。喷嘴1包括依次设置的第一平直管11、收缩管12和第二平直管13，第二平直管13内壁设有螺纹，与气体进流管2固连。第一平直管11的直径大于收缩管12最小端面的直径。第一平直管11远离收缩管12的一端设有振荡器14，振荡器14为圆柱形，中心设有先平直后扩张的第二通孔，扩张段可以增强雾化场的分布范围，第二通孔前端面与第一平直管11构成振荡腔，收缩管12的收缩角β为60°。第一平直管11的直径大于收缩管12最小端面的直径，这样可以使气流在振荡腔内形成回流区。振荡器14第二通孔的前端面为平面，可以对振荡腔内的扰动进行反射，使反射波与振荡腔入口扰动波进行叠加，扰动波被放大，这样可以使气流在振荡腔中高频振荡，从而使液滴进一步破碎。第一平直管11的直径D11大于收缩管12最小端面的直径D12，D11为D12的3倍，振荡腔长度为Lx为D11的2倍。气流携带着液滴颗粒自收缩管12进入振荡腔，在振荡腔内振荡后，进入第二通孔，然后喷出。喷嘴1还包括紧固螺钉15，所述设有振荡器14的第一平直管11侧壁开有螺纹孔，通过紧固螺钉15压紧振荡器14。结合图5，气体进流管2包括连接直管21和进气连接管22，连接直管21上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，用于固定四个撞击喷注器3。第一通孔顶部的连接直管21外壁开有螺纹，用于与喷嘴1的第二平直管13固连。进气连接管22的中心开有先平直后扩张的第三通孔，第三通孔的平直段设有螺纹，用于连接气源，扩张段的扩张角度为45°。连接直管21的直径D21为进气连接管22中第三通孔平直段直径D22的2倍，这样可以防止气流影响撞击前的射流并且可以使气流能够尽可能作用到液膜上，同时还会使气流在连接直管21内形成回流区，加大空气的作用时间和掺混效率。所述撞击喷注器3的出口端以端面中心为对称点，对称开有2个斜孔31，两个斜孔的交点位于气体进流管2的连接直管21内。两个斜孔31的夹角α为100°。还包括垫片4，垫片4位于气体进流管2的连接直管21顶部，保证喷嘴1和气体进流管2的密封性。实施例2结合图1至图6，一种撞击加自激振荡的高粘稠流体两相喷嘴，包括喷嘴1、气体进流管2和四个撞击喷注器3，喷嘴1一端与气体进流管2固连，气体进流管2侧壁上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，四个撞击喷注器3分别固定在所述第一通孔内。喷嘴1包括依次设置的第一平直管11、收缩管12和第二平直管13，第二平直管13内壁设有螺纹，与气体进流管2固连。第一平直管11远离收缩管12的一端设有振荡器14，中心设有先平直后扩张的第二通孔，扩张段可以增强雾化场的分布范围，第二通孔的前端面与第一平直管11构成振荡腔，收缩管12的收缩角β为60°。第一平直管11的直径大于收缩管12最小端面的直径，这样可以使气流在振荡腔内形成回流区。振荡器14第二通孔前端面为截锥面。截锥形的锥面与振荡腔内壁的夹角θ为60°~90°（此处采用75°）。振荡腔入口扰动撞击在截锥形的第二通孔前端面后反射，锥面的反射效果更好，产生的压力扰动更大，能够使得气流的振荡更剧烈，因此对液滴的扰动也会更大，从而使得雾化效果相对于平面型的发射面得到进一步的提高。第一平直管11的直径D11大于收缩管12最小端面的直径D12，D11为D12的6倍，振荡腔长度为Lx为D11的3倍。气流携带着液滴颗粒自收缩管12进入振荡腔，在振荡腔内振荡后，进入第二通孔，然后喷出。还包括紧固螺钉15，所述设有振荡器14的第一平直管11侧壁开有螺纹孔，通过紧固螺钉15压紧振荡器14。气体进流管2包括连接直管21和进气连接管22，连接直管21上对称开有四个位于同一个水平面上的第一通孔，用于固定四个撞击喷注器3。第一通孔顶部的连接直管21外壁开有螺纹，用于与喷嘴1的第二平直管13固连。进气连接管22的中心开有先平直后扩张的第三通孔，第三通孔的平直段设有螺纹，用于连接气源，扩张段的扩张角度为60°。连接直管21的直径D21为进气连接管22中第三通孔平直段直径D22的3倍，这样可以防止气流影响撞击前的射流并且可以使气流能够尽可能作用到液膜上，同时还会使气流在连接直管21内形成回流区，加大空气的作用时间和掺混效率。所述撞击喷注器3的出口端以端面中心为对称点，对称开有2个斜孔31，两个斜孔的交点位于气体进流管2的连接直管21内。两个斜孔31的夹角α为65°。还包括垫片4，垫片4位于气体进流管2的连接直管21顶部，保证喷嘴1和气体进流管2的密封性。工作流程该喷嘴工作时，高粘稠液体从撞击喷注器3注入，并且通过斜孔31高速喷出，两股射流会在连接直管21内相撞，形成液膜。气流从气体进流管2进入，气流方向与液膜平面垂直并作用于液膜，此时空气的作用面积很大，空气动力的影响强烈，从而使得液膜或者较大颗粒在连接直管21内进一步破碎和掺混，气流在连接直管21内形成回流区，回流区加大了空气的作用时间和掺混效率。然后，气流携带着液滴颗粒进入振荡腔。气流进入振荡腔后，首先与振荡腔回流区中的气流剪切，产生扰动。气流和扰动运动到振荡腔出口附近剪切层分离，扰动碰撞到振荡器14的第二通孔前端面后反射，并沿着分离层向上传播直到振荡腔入口，当反射回来的扰动波和入口扰动波相差整数个周期时，扰动波会被叠加放大，气流在振荡腔中发生高频振荡，从而对其中的液滴颗粒产生很大的扰动，使液滴可以进一步破碎，提高雾化质量和后续的燃烧效率。最后，气流携带着液滴经过振荡器14第二通孔喷出，第二通孔的扩张段扩大了雾化场的空间分布。综上所述，本发明的液体先后经过了撞击、气动和自激振荡三种雾化过程，有效改善了高粘稠流体的雾化效果。采用了四个分布于同一平面的两股撞击式喷嘴，增强了撞击雾化的效果。结构简单，实施方便。