一种具有前置射流装置的离心泵介质供给系统的制作方法

本技术涉及流体机械，特别是涉及一种具有前置射流装置的离心泵介质供给系统。

背景技术：

1、在液体火箭发动机领域，通常采用离心泵将推进剂泵入燃烧室燃烧。推进剂离心泵通常为低比转速高速泵，由于推进剂离心泵的比转速较低，因此推进剂离心泵的水力效率一般也较低，且通过结构和水力优化设计难以得到根本的改善。此外低比转速离心泵在小流量工况时通常存在驼峰不稳定性，进而直接影响离心泵的正常使用和运行。

2、由于推进剂离心泵在液体火箭发动机中一般为居中布置，受结构的限制，推进剂离心泵必须采用环形吸入室进口，由于环形进口会导致叶轮进口预旋，因而进一步降低推进剂离心泵的水力效率。

3、因此，如何进一步从设计的角度改善推进剂离心泵的性能是当前涡轮泵领域的热点和难点问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种具有前置射流装置的离心泵介质供给系统，即在离心泵前置射流装置，增加循环流量，以达到提高离心泵的设计流量和改变环形进口，进而提高离心泵的性能的目的。

2、第一方面，本技术提供了一种具有前置射流装置的离心泵介质供给系统，包括射流装置和离心泵，其中：

3、所述射流装置设置有第一入口、第二入口以及排出口；

4、所述离心泵的输出端连通所述第一入口和燃烧室；

5、所述第二入口能够将外部的工作介质引入所述射流装置；

6、所述排出口连通所述离心泵的输入端，能够将混合介质输入所述离心泵，所述混合介质包括所述第一入口引入所述射流装置的循环介质和所述第二入口引入的所述工作介质。

7、通过采用上述技术方案，第一入口能够将离心泵输出的混合介质中的一部分作为循环介质引入射流装置，并且在射流装置内循环介质与通过第二入口引入的外部的工作介质进行混合后，再输入到离心泵内；与相关技术中只向离心泵输入外部的工作介质相比，本技术能够将外部的工作介质输入离心泵，同时也将离心泵的一部分输出作为循环介质再次输入离心泵，这样就增加了离心泵的输入流量，因此离心泵在设计时就可以采用较高的比转速，而比转速较高的离心泵不易进入驼峰不稳定状态，进而采用较高比转速的离心泵使得供给推进剂的稳定性提高。

8、在其中一个实施例中，所述射流装置还包括混合结构，所述混合结构包括喉管以及扩散管，其中：

9、所述喉管的一端与所述第一入口和所述第二入口连通，所述喉管的另一端与所述扩散管的一端连通，所述扩散管的另一端连通所述排出口；

10、所述扩散管的最小直径大于或等于所述喉管的直径。

11、通过采用上述技术方案，喉管的一端与所述第一入口和所述第二入口连通，这使得第一入口引入的循环介质和第二入口引入的工作介质能够在喉管中进行混合，由于循环介质是具有较高的初速度的，因此，循环介质和工作介质混合之后得到的混合介质仍然具有较高的初速度；而喉管的另一端连接扩散管，且扩散管的最小直径大于或等于所述喉管的直径，这也就使得经过喉管混合后的具有一定压力的混合介质能够在扩散管内降低流速，进而使得通过排出口进入离心泵的入口端的混合介质的初速度较小，以使得离心泵工作平稳。

12、在其中一个实施例中，所述混合结构还包括增速元件，其中：

13、所述增速元件的入口连通所述第一入口，所述增速元件能够提升所述第一入口引入的循环介质的流速；

14、所述增速元件的出口与所述喉管的入口之间存在空腔，所述空腔与所述第二入口连通；所述空腔的最窄处大于或等于所述喉管的直径。

15、通过采用上述技术方案，在空腔内的循环介质和工作介质均需要进入喉管内进行混合，增速元件能够提升输入空腔内的循环介质的流速，进而使得增速元件的端部形成接近真空的状态，也就使得空腔内的大气压力较小，因而外部的工作介质能够在大气压力的作用下被吸入空腔内；同时，由于通过增速元件输出的循环介质具有较高的初速度，因而，更容易使得循环介质和工作截止混合均匀。

16、在其中一个实施例中，所述增速元件为喷嘴。

17、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

18、所述第一入口的直径基于所述第一入口的循环介质的流量确定；

19、所述喷嘴的最小截面直径基于所述第一入口的循环介质的压力和流量确定。

20、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

21、所述喉管的直径基于所述喷嘴的最小截面直径确定；

22、所述喉管与所述喷嘴之间的距离基于所述喉管的截面直径与所述喷嘴的最小截面直径确定；

23、所述喉管的长度基于所述喷嘴的最小截面直径确定；

24、所述喷嘴的收缩角基于所述第一入口的直径、所述喷嘴的最小截面直径以及所述喷嘴的长度确定。

25、在其中一个实施例中，所述离心泵包括诱导轮和离心轮，其中：

26、输入所述离心泵的混合介质依次经过所述诱导轮和所述离心轮后，由所述离心泵的输出端输出。

27、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

28、所述离心泵的输出端的流速基于所述离心泵的输入流量以及所述离心泵的输出端的直径确定。

29、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

30、所述第二入口连通贮箱，所述贮箱内储存工作介质。

31、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

32、所述贮箱内储存预加压的工作介质。

33、通过采用上述技术方案，在系统刚开始供给工作介质时，供给系统中只有第二入口能够引入工作介质，此时离心泵的输出端还没有输出，也即，第一入口没有引入循环介质，进而喷嘴端也就不能形成接近真空的环境；由于贮箱内储存的是预加压的工作介质，因此工作介质预加的压力使得工作介质能够较为容易的通过第二入口进入空腔和喉管内。

34、上述一种具有前置射流装置的离心泵介质供给系统，包括以下至少一种有益技术效果：

35、1.第一入口能够将离心泵输出的混合介质中的一部分作为循环介质引入射流装置，并且在射流装置内循环介质与通过第二入口引入的外部的工作介质进行混合后，再输入到离心泵内；与相关技术中只向离心泵输入外部的工作介质相比，本技术能够将外部的工作介质输入离心泵，同时也将离心泵的一部分输出作为循环介质再次输入离心泵，这样就增加了离心泵的输入流量，因此离心泵在设计时就可以采用较高的比转速，而比转速较高的离心泵不易进入驼峰不稳定状态，进而采用较高比转速的离心泵使得供给推进剂的稳定性提高；

36、2. 喉管的一端与所述第一入口和所述第二入口连通，这使得第一入口引入的循环介质和第二入口引入的工作介质能够在喉管中进行混合，由于循环介质是具有较高的初速度的，因此，循环介质和工作介质混合之后得到的混合介质仍然具有较高的初速度；而喉管的另一端连接扩散管，且扩散管的最小直径大于或等于所述喉管的直径，这也就使得经过喉管混合后的具有一定压力的混合介质能够在扩散管内降低流速，进而使得通过排出口进入离心泵的入口端的混合介质的初速度较小，以使得离心泵工作平稳；

37、3. 在空腔内的循环介质和工作介质均需要进入喉管内进行混合，增速元件能够提升输入空腔内的循环介质的流速，进而使得增速元件的端部形成接近真空的状态，也就使得空腔内的大气压力较小，因而外部的工作介质能够在大气压力的作用下被吸入空腔内；同时，由于通过增速元件输出的循环介质具有较高的初速度，因而，更容易使得循环介质和工作截止混合均匀；

38、4. 在系统刚开始供给工作介质时，供给系统中只有第二入口能够引入工作介质，此时离心泵的输出端还没有输出，也即，第一入口没有引入循环介质，进而喷嘴端也就不能形成接近真空的环境；由于贮箱内储存的是预加压的工作介质，因此工作介质预加的压力使得工作介质能够较为容易的通过第二入口进入空腔和喉管内。