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申请/专利权人：长江大学

摘要：本发明公开了一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，包括缩放式的文丘里喷管本体，所述文丘里喷管本体由顺序连接的头部收缩段、喉部直管段、以及尾部扩散段组成；所述文丘里喷管本体位于头部收缩段的进口端设置有上游安装孔板，所述文丘里喷管本体位于尾部扩散段的出口端设置有下游安装孔板；所述文丘里喷管本体的内腔穿设有导杆，且所述导杆的中心轴线与文丘里喷管本体的中心轴线重合；所述导杆上套设有横跨喉部直管段用于控制流体流量的浮子，所述浮子可在流体的驱动下沿导杆轴向滑动与喉部直管段形成面积可变的流通通道。本发明能够在较低流速和较小的阻力损失下实现不可压缩流体的临界流动，且能够同时屏蔽上下游压力扰动对流量的影响。

主权项：1.一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，包括缩放式的文丘里喷管本体1，所述文丘里喷管本体1由顺序连接的头部收缩段1.1、喉部直管段1.2、以及尾部扩散段1.3组成，其特征在于：所述文丘里喷管本体1位于头部收缩段1.1的进口端设置有上游安装孔板2，所述文丘里喷管本体1位于尾部扩散段1.3的出口端设置有下游安装孔板3；所述文丘里喷管本体1的内腔穿设有导杆4，且所述导杆4的中心轴线与文丘里喷管本体1的中心轴线重合；所述导杆4的一端与上游安装孔板2的中心孔螺纹连接，所述导杆4的另一端与下游安装孔板3的中心孔螺纹连接；所述导杆4上套设有横跨喉部直管段1.2用于控制流体流量的浮子5，且浮子5的两端分别向上游安装孔板2、下游安装孔板3延伸形成流线型结构；所述浮子5朝向上游安装孔板2的一端为自由端，所述浮子5朝向下游安装孔板3的一端通过套设在导杆4上的弹簧6与下游安装孔板3连接，所述浮子5可在流体的驱动下沿导杆4轴向滑动与喉部直管段1.2形成面积可变的流通通道；所述浮子5由顺序连接的浮子首段5.1、有效控制段5.2、以及浮子尾段5.3组成，所述浮子首段5.1朝向上游安装孔板2布置，所述浮子尾段5.3朝向下游安装孔板3布置，所述浮子5的中心轴线与文丘里喷管本体1的中心轴线重合；所述浮子5的有效控制段5.2沿其轴向方向的外形母线的形线方程由下式确定： 式中：x，y分别为外形母线上任意点对应的横坐标和纵坐标，Q为临界质量流量，θ为壅塞特性系数，R为喉部直管段1.2的半径，ρ为流体密度，k为弹簧6的弹性系数，b为弹簧6的预压缩量，r为导杆4的半径，L为有效控制段5.2的长度；所述壅塞特性系数θ与结构参数和流动参数有关，其具体表达形式θ＝θx采用CFD数值模拟方法确定壅塞特性系数θ，具体步骤如下：1假设θ＝1；2根据步骤1中的θ值，计算浮子的形线方程y＝fx；3根据步骤2步中得到的形线方程确定浮子的结构，并建立相应的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的数值计算模型，然后利用Fluent软件得到在不同的进、出口压差下流经所述喷管的相应流量Qnum；4如果利用步骤3步中的数值模拟结果，计算浮子在不同位移下的θ值，拟合壅塞特性系数θ新的表达形式θ＝θx，并用该新的表达式代替步骤1中的θ值，然后重复步骤2和步骤3；5当时，迭代程序终止，得到的浮子形线方程y＝fx满足所设计的临界流量要求；所述有效控制段5.2的长度L根据最大允许工作压差ΔPmax通过下式来确定： 式中：R为喉部直管段1.2的半径，r为导杆4的半径，Q为临界质量流量，θ为壅塞特性系数，ρ为流体密度，k为弹簧6的弹性系数，ΔPmax为文丘里喷管本体1内未发生汽蚀时进、出口之间的最大压差。

全文数据：基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管技术领域[0001]本发明涉及流体控制和测量技术领域，具体涉及一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管。背景技术[0002]临界流广泛应用于科学研究和工程技术中。在一定的进口参数下，当下游压强达到某一临界值时，流过节流装置的质量流量会达到一个最大值，如果进一步降低下游压强，流量仍将维持恒定不变，此时的流动状态称为临界流，也称为壅塞流。利用临界流的流动特性，可以实现流量的精确控制和测量。[0003]对于可压缩流体在文丘里喷管里的流动，当下游压强降低到某一临界值时，气流在喉部的流速率先达到当地音速，由于喉部下游扩散段的作用，流体在扩散段内减速增压，至出口截面与外界环境背压相平衡。此时流量达到最大值，即临界流量。如果继续降低下游压强，在喉部下游的某一截面会形成激波，尽管激波的厚度很薄，但是阻力很大，可以将激波阵面看成一个有致密气体组成的阻挡层，气流流经时会产生一种额外的“附加阻力”，消耗大量的动能，并且该“附加阻力”能够自动调节值的大小，维持临界流量不变。例如，当下游压强降低时，进出口压差变大，流量有变大的趋势，但是此时激波向下游移动，激波强度增强，此时激波的厚度会变薄，但是却更加的致密，因此“波阻”变大，即附加阻力变大，刚好补偿了下游压强的降低，阻止了流量的增大，维持流量不变。同样，当下游压强升高时，进出口压差减小，流量有变小的趋势，此时激波向偏上游的位置移动，激波阵面前的来流马赫数减小，激波强度减小，激波的厚度会变厚，并且会变得相对质疏，流体流经时的附加阻力减小，防止流量减小，使其保持恒定不变。[0004]对于可压缩流体在文丘里喷管里的流动，当下游压强降低到某一临界值时，流体在喉部或喉部偏下游的部位会因压强达到饱和蒸汽压而开始汽化。当汽化发生时，喉口附近将会发生由液体到气体的快速局部相变，尽管此时蒸汽的质量份额很小，但是其体积却非常大，会造成流动阻力骤升。因此汽蚀区是一个由气泡组成的阻力很大的“气穴阻挡层”，流体通过时会产生一种额外的附加阻力。如果下游压强继续降低，流量有变大的趋势，但是此时的汽蚀强度也将随之增大，导致“气穴阻挡层”的膨胀及伸长，流体流经汽蚀区的附加阻力将增大，这样就弥补了下游压强降低对流量的影响，使得流体流至出口截面时与外界环境背压相平衡，维持了流量的恒定。同理，如果下游压强增大时，汽蚀强度随之减小，导致气穴阻挡层的收缩减小，降低了流体流经该区域时的附加阻力，防止流量减小，维持流量恒定。[0005]但是，这种基于汽蚀壅塞的临界流文丘里喷管结构，主要应用于液体燃料火箭发动机中，而在其他工程领域应用较少。限制其广泛应用的主要问题存在以下几方面：[0006]1同其他汽蚀现象一样，当文丘里管内部出现汽蚀时，液体中的气核会在低压区迅速膨胀形成明显可见的气泡，而气泡流经高压区时会发生溃灭，释放出能量，在较短的时间和较小的体积中达到高能量密度状态，形成局部相对高温高压区，还会产生强烈的激波和高速微射流，会对大多数流体设备或者管壁产生强烈的侵蚀作用，同时也会伴有巨大的噪音和强烈振动，造成安全隐患。这就对装置材料及运行条件提出了苛刻的要求。由于液体火箭发动机的工作时间很短，加上采用高硬度的材料，汽蚀对于其来说并不算一个严重的问题，但是在其他领域，由于这样的工作条件很难满足，虽然也有很好的设想却一直未能得到很好的应用。[0007]2汽蚀文丘里喷管的压降和阻力损失非常大。例如水在25°C时的饱和蒸汽压只有3.17kPa，与进口压强相比几乎可以忽略不计，这意味着上游的静压能在喉部要全部转化成动能才能达到临界流状态。对于文丘里喷管，有接近上游滞止压力20%的压力将会永久性损失掉，这将会造成巨大的能量浪费。例如，在油田注水井中，平均注水压力为30MPa左右，若要在分配管柱中采用汽蚀文丘里喷管，最低阻力损失达6MPa，这一损失远大于一般的阻力件，是一般工程难以接受的。[0008]3在较低的进口过冷度的情况下如进口处流体压力较低，或者流体温度较高的情况），尤其是对于小流量、较小尺寸的汽蚀文丘里喷管，由于流体在文丘里喷管的喉部很容易出现过热状态，即存在着热力学不平衡，会出现“过流”现象，导致流量大于理论计算的最大流量，影响了流量控制的精度。对于低进口过冷度的流体，即使出口压强低于临界压强，仍然可能存在“临界流”和“过流”两种状态，流量不能够唯一确定，这样就使得流量控制过程中出现较大的偏差。[0009]4由于汽蚀现象是个准稳态过程，汽蚀区气泡的产生和破裂产生的压力波动会导致流量也随之波动，影响流量控制的精度。同时，由于气泡破裂时需要周围的液体填充空穴，因此流量也会随着汽蚀区形态的变化出现波动。研究结果表明，汽蚀文丘里喷管在壅塞状态时的流量控制误差都在10%左右，甚至更高。[0010]综上所述，由于基于汽蚀壅塞的不可压缩流体临界流文丘里喷管存在着流速高、阻力损失大、流量控制不稳定、对材料强度要求高等缺陷，在应用中受到较多的限制。发明内容[0011]本发明目的在于克服上述背景技术的不足，而提供一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，能够在较低流速和较小的阻力损失下实现不可压缩流体的临界流动，且能够同时屏蔽上下游压力扰动对流量的影响。[0012]为实现上述目的，本发明所提供的一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，包括缩放式的文丘里喷管本体，所述文丘里喷管本体由顺序连接的头部收缩段、喉部直管段、以及尾部扩散段组成;所述文丘里喷管本体位于头部收缩段的进口端设置有上游安装孔板，所述文丘里喷管本体位于尾部扩散段的出口端设置有下游安装孔板;所述文丘里喷管本体的内腔穿设有导杆，且所述导杆的中心轴线与文丘里喷管本体的中心轴线重合;所述导杆的一端与上游安装孔板的中心孔螺纹连接，所述导杆的另一端与下游安装孔板的中心孔螺纹连接；[0013]所述导杆上套设有横跨喉部直管段用于控制流体流量的浮子，且浮子的两端分别向上游安装孔板、下游安装孔板延伸形成流线型结构;所述浮子朝向上游安装孔板的一端为自由端，所述浮子朝向下游安装孔板的一端通过套设在导杆上的弹簧与下游安装孔板连接，所述浮子可在流体的驱动下沿导杆轴向滑动与喉部直管段形成面积可变的流通通道。[0014]上述技术方案中，所述上游安装孔板和下游安装孔板的结构相同，所述上游安装孔板包括外环、设置在外环的中部具有中心孔的内环、以及设置在外环的内壁与内环的外壁之间的支杆组成;所述支杆的数量为三根，且沿外环的内壁周向均匀间隔布置，相邻两根支杆之间留有供液体流通的扇形通道。所述导杆的两端均设置有外螺纹，所述内环的中心孔内壁设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。[0015]上述技术方案中，所述浮子由顺序连接的浮子首段、有效控制段、以及浮子尾段组成，所述浮子首段朝向上游安装孔板布置，所述浮子尾段朝向下游安装孔板布置，所述浮子的中心轴线与文丘里喷管本体的中心轴线重合。[0016]上述技术方案中，所述浮子的有效控制段沿其轴向方向的外形母线的形线方程由下式确定：[0017][0018]式中：X，y分别为外形母线上任意点对应的横坐标和纵坐标，Q为临界质量流量，Θ为壅塞特性系数，R为喉部直管段的半径，P为流体密度，k为弹簧的弹性系数，b为弹簧的预压缩量，r为导杆的半径，L为有效控制段的长度。[0019]上述技术方案中，所述壅塞特性系数Θ与结构参数和流动参数有关，其具体表达形式Θ=θX采用CFD数值模拟方法确定壅塞特性系数Θ，具体步骤如下：[0020]1假设θ=1;[0021]2根据步骤1中的Θ值，计算浮子的形线方程y=fX;[0022]3根据步骤2步中得到的形线方程确定浮子的结构，并建立相应的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的数值计算模型，然后利用Fluent软件得到在不同的进、出口压差下流经所述喷管的相应流量Qnum;[0023]4如果，利用步骤3步中的数值模拟结果，计算浮子在不同位移下的Θ值，拟合壅塞特性系数Θ新的表达形式θ=θX，并用该新的表达式代替步骤1中的Θ值，然后重复步骤2和步骤3;[0024]5当时，迭代程序终止，得到的浮子形线方程y=fx满足所设计的临界流量要求。[0025]上述技术方案中，所述有效控制段的长度L根据最大允许工作压差△Pmax通过下式来确定，[0026][0027]式中：R为喉部直管段的半径，r为导杆的半径，Q为临界质量流量，Θ为壅塞特性系数，P为流体密度，k为弹簧的弹性系数，APmax为文丘里喷管本体内未发生汽蚀时进、出口之间的最大压差。[0028]上述技术方案中，所述浮子的最大行程小于或等于L。[0029]与现有技术相比，本发明存在如下优点：[0030]本发明利用在文丘里管的孔口设置一个弹簧-浮子组成的机械构件作为“壅塞体”，该“壅塞体”构成与“激波波阻”或“气穴阻挡层”相类似的“附加阻力件”，对流体的流动形成了一种附加阻力，并且它还可以随着下游压强的变化自动发生机械运动调节该附加阻力的大小，准确阻断来自下游参数波动对流量的影响，最终保持了流量恒定。这种新型的基于机械壅塞的临界流文丘里喷管结构，既不要求流速达到音速，也不需要液体降低压力发生汽蚀，即让流体在“亚临界”流动的工况下，实现“临界流”的功能，因而具有流速低、阻力损失小、无噪音、无振动的特点，是解决不可压缩流体临界流问题的一种有效实用的方法。具体实施方式[0031]图1为本发明基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的结构示意图。[0032]图2为图1中浮子结构示意图。[0033]图3为图1中上游安装孔板的剖视结构示意图。[0034]图4为图1中上游安装孔板的侧视结构示意图。[0035]图5是浮子有效控制段形线的优化流程示意图图。[0036]图中：1-文丘里喷管本体、1.1-头部收缩段、1.2-喉部直管段、1.3-尾部扩散段、2-上游安装孔板、2.卜外环、2.2-内环、2.3-支杆、3-下游安装孔板、4-导杆、5-浮子、5.1-浮子首段、5.2-有效控制段、5.3-浮子尾段、6-弹簧。具体实施方式[0037][0038]下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。[0039]如图1所示的一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，包括缩放式的文丘里喷管本体1，所述文丘里喷管本体1由顺序连接的头部收缩段1.1、喉部直管段1.2、以及尾部扩散段1.3组成;所述文丘里喷管本体1位于头部收缩段1.1的进口端设置有上游安装孔板2,所述文丘里喷管本体1位于尾部扩散段1.3的出口端设置有下游安装孔板3;所述文丘里喷管本体1的内腔穿设有导杆4,且所述导杆4的中心轴线与文丘里喷管本体1的中心轴线重合;所述导杆4的一端与上游安装孔板2的中心孔螺纹连接，所述导杆4的另一端与下游安装孔板3的中心孔螺纹连接；[0040]所述导杆4上套设有横跨喉部直管段1.2用于控制流体流量的浮子5,且浮子5的两端分别向上游安装孔板2、下游安装孔板3延伸形成流线型结构，浮子5的中心轴线与导杆4的中心轴线重合。所述浮子5朝向上游安装孔板2的一端为自由端，所述浮子5朝向下游安装孔板3的一端通过套设在导杆4上的弹簧6与下游安装孔板3连接，所述浮子5可在流体的驱动下沿导杆4轴向滑动与喉部直管段1.2形成面积可变的流通通道。浮子5位于初始位置时，弹簧6具有一定的预压缩量，因此弹簧6始终保持着压缩状态。具有特殊形线的浮子5横跨文丘里喷管本体1的喉部直管段1.2,并与文丘里喷管本体1的喉部直管段1.2之间组成了一个面积可变的环形流通通道。基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的最小流通截面等于截头锥ABCD的侧面积，其面积的大小随着浮子5的移动而改变。浮子5的移动情况是根据流体的驱动力与弹簧6的弹性力两者相互作用而确定的。[0041]如图2所示，所述浮子5由顺序连接的浮子首段5.1、有效控制段5.2、以及浮子尾段5.3组成，其几何形状根据流体力学原理设计，尽量减小流动分离和对流体的阻力。所述浮子首段5.1朝向上游安装孔板2布置，所述浮子尾段5.3朝向下游安装孔板3布置。其浮子首段5.1可以减小阻力损失，提高浮子5运动的稳定性，而浮子尾段5.3的设置也能够提高浮子运动的稳定性。[0042]上述技术方案中，所述浮子5的有效控制段5.2沿其轴向方向的外形母线5.21的形线方程由下式确定：[0043][0044]式中：X，y分别为外形母线上任意点对应的横坐标和纵坐标，Q为临界质量流量，Θ为壅塞特性系数，R为喉部直管段1.2的半径，P为流体密度，k为弹簧6的弹性系数，b为弹簧6的预压缩量，r为导杆4的半径，L为有效控制段5.2的长度。[0045]上述技术方案中，所述壅塞特性系数Θ反应了流量系数和装置内部压力分布对浮子结构的影响，壅塞特性系数Θ与结构参数和流动参数有关，其具体表达形式θ=θX需要通过实验或者CFD数值模拟的方法来确定，采用CH数值模拟方法确定壅塞特性系数Θ，具体步骤如下：[0046]1假设θ=1;[0047]2根据步骤1中的Θ值，计算浮子的形线方程y=fX;[0048]3根据步骤2步中得到的形线方程确定浮子的结构，并建立相应的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的数值计算模型，然后利用Fluent软件得到在不同的进、出口压差下流经所述喷管的相应流量Qnum;[0049]4如果，利用步骤3步中的数值模拟结果，计算浮子在不同位移下的Θ值，拟合壅塞特性系数Θ新的表达形式θ=θX，并用该新的表达式代替步骤1中的Θ值，然后重复步骤2和步骤3;[0050]5当时，迭代程序终止，得到的浮子形线方程y=fX满足所设计的临界流量要求。[0051]上述技术方案中，所述有效控制段5.2的长度L根据最大允许工作压差△Pmax通过下式来确定，[0052][0053]式中：R为喉部直管段1.2的半径，r为导杆4的半径，Q为临界质量流量，Θ为壅塞特性系数，P为流体密度，k为弹簧6的弹性系数，APmax为文丘里喷管本体1内未发生汽蚀时进、出口之间的最大压差。所述浮子5的最大行程小于或等于L。[0054]如图3和图4所示，所述上游安装孔板2和下游安装孔板3的结构相同，所述上游安装孔板2包括外环2.1、设置在外环2.1的中部具有中心孔的内环2.2、以及设置在外环2.1的内壁与内环2.2的外壁之间的支杆2.3组成;所述支杆2.3的数量为三根，且沿外环2.1的内壁周向均匀间隔布置，相邻两根支杆2.3之间留有供液体流通的扇形通道。所述导杆4的两端均设置有外螺纹，所述内环2.2的中心孔内壁设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。上游安装孔板2和下游安装孔板3能够保持浮子位于流道的中心位置，上游安装孔板2的安装位置要保证浮子在初始位置时，有效控制段22和浮子尾段5.3的交界面与文丘里喷管喉部直管段1.2的上游端面重合，而调节下游安装孔板3与导杆之间的相对位置，可以调节弹簧6的预压缩量。[0055]基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的工作原理如下:浮子是具有光滑表面的旋转体，其有效控制段近似一个圆锥体，并且直径从上游到下游逐渐减小。这样在文丘里喷管本体中加装弹簧-浮子“壅塞体”，就构成了一个类似传统汽蚀文丘里喷管中“气穴阻挡层”一样的附加节流件，能够随着下游压强的波动自动伸长和收缩，维持临界流状态。当下游压强降低时，浮子两端的压差增大，压缩弹簧向下游移动，浮子与文丘里喷管喉部围成的环形流通通道面积缩小，加大了节流程度，从而使附加阻力增加，阻止流量增大，维持流量恒定。反之当下游压强升高时，浮子两端的压差减小，弹簧拉伸，增加了环形通道的面积，降低了对流体的节流程度，使附加阻力减少，维持流量不变。因此，这种弹簧-浮子“壅塞体”构成的“附加节流件”可以有效阻断下游压力扰动对流量的影响，实现临界流。除此之外，这种基于机械作用形成的临界流装置还能阻断上游压力扰动对流量的影响。例如，当上游压强增大时，浮子两端的压差会增大，带动弹簧一起向下移动，缩小了流通面积，使节流程度增大，从而附加阻力增加，流量维持不变。同样当上游压强降低时，浮子向上游移动，减小附加阻力，防止流量增加，维持流量不变。[0056]根据前面的分析，无论是可压缩流体还是不可压缩流体，其临界流的实现都是依靠流动过程中流体自身形成的一种额外附加阻力的自动调节抵消掉压差变化对流量的影响。可压缩流体是依靠“激波波阻”构成的附加阻力自动调节来平衡下游背压的变化，维持临界流动；而不可压缩流体则是依靠气泡组成的“气穴阻挡层”的“伸缩变形”，改变了流体流经时附加阻力的大小，以抵消掉下游压强变化对流量的影响，实现临界流。尽管“激波波阻”或“气穴阻挡层”的行为极其复杂，但其最终的效果就是产生一个能够自动调节的附加阻力，它们就如同在管道中安装的一个“附加阻力件”，调节控制着流量的变化。受此启发，采用本发明的弹簧-浮子“壅塞体”来代替或者模拟这种“激波波阻”或“气穴阻挡层”产生的对流体“附加阻力”的作用，能够在更容易的情况下实现临界流，就可以克服汽蚀文丘里喷管的部分缺陷，提高不可压缩流体临界流装置的应用范围。[0057]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

权利要求：1.一种基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，包括缩放式的文丘里喷管本体（I，所述文丘里喷管本体⑴由顺序连接的头部收缩段（1.1、喉部直管段1.2、以及尾部扩散段1.3组成，其特征在于：所述文丘里喷管本体（1位于头部收缩段（I.1的进口端设置有上游安装孔板2，所述文丘里喷管本体（1位于尾部扩散段（1.3的出口端设置有下游安装孔板3;所述文丘里喷管本体1的内腔穿设有导杆⑷，且所述导杆⑷的中心轴线与文丘里喷管本体⑴的中心轴线重合;所述导杆⑷的一端与上游安装孔板⑵的中心孔螺纹连接，所述导杆⑷的另一端与下游安装孔板3的中心孔螺纹连接；所述导杆⑷上套设有横跨喉部直管段（1.2用于控制流体流量的浮子5，且浮子5的两端分别向上游安装孔板⑵、下游安装孔板⑶延伸形成流线型结构;所述浮子⑶朝向上游安装孔板2的一端为自由端，所述浮子5朝向下游安装孔板3的一端通过套设在导杆⑷上的弹簧6与下游安装孔板3连接，所述浮子⑶可在流体的驱动下沿导杆4轴向滑动与喉部直管段1.2形成面积可变的流通通道。2.根据权利要求1所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述上游安装孔板2和下游安装孔板3的结构相同，所述上游安装孔板2包括外环2.1、设置在外环2.1的中部具有中心孔的内环2.2、以及设置在外环2.1的内壁与内环2.2的外壁之间的支杆2.3组成;所述支杆2.3的数量为三根，且沿外环2.1的内壁周向均匀间隔布置，相邻两根支杆2.3之间留有供液体流通的扇形通道。3.根据权利要求2所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述导杆⑷的两端均设置有外螺纹，所述内环2.2的中心孔内壁设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。4.根据权利要求3所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述浮子⑶由顺序连接的浮子首段5.1、有效控制段5.2、以及浮子尾段5.3组成，所述浮子首段5.1朝向上游安装孔板2布置，所述浮子尾段5.3朝向下游安装孔板3布置，所述浮子5的中心轴线与文丘里喷管本体1的中心轴线重合。5.根据权利要求4所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述浮子5的有效控制段5.2沿其轴向方向的外形母线的形线方程由下式确定：式中：X，y分别为外形母线上任意点对应的横坐标和纵坐标，Q为临界质量流量，θ为壅塞特性系数，R为喉部直管段（1.2的半径，P为流体密度，k为弹簧6的弹性系数，b为弹簧6的预压缩量，r为导杆4的半径，L为有效控制段5.2的长度。6.根据权利要求5所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述壅塞特性系数Θ与结构参数和流动参数有关，其具体表达形式Θ=θX采用CFD数值模拟方法确定壅塞特性系数Θ，具体步骤如下：1假设θ=1;2根据步骤1中的Θ值，计算浮子的形线方程y=fX;3根据步骤2步中得到的形线方程确定浮子的结构，并建立相应的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管的数值计算模型，然后利用Fluent软件得到在不同的进、出口压差下流经所述喷管的相应流量Qmm;4如果，利用步骤3步中的数值模拟结果，计算浮子在不同位移下的Θ值，拟合壅塞特性系数Θ新的表达形式θ=θX，并用该新的表达式代替步骤1中的Θ值，然后重复步骤2和步骤3;5当•时，迭代程序终止，得到的浮子形线方程y=fX满足所设计的临界流量要求。7.根据权利要求5或6所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述有效控制段5.2的长度L根据最大允许工作压差△Pmax通过下式来确定：式中：R为喉部直管段（1.2的半径，r为导杆4的半径，Q为临界质量流量，Θ为壅塞特性系数，P为流体密度，k为弹簧6的弹性系数，APmax为文丘里喷管本体（1内未发生汽蚀时进、出口之间的最大压差。8.根据权利要求5或6所述的基于机械壅塞原理的临界流文丘里喷管，其特征在于:所述浮子5的最大行程小于或等于L。

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