本發(fā)明涉及一種發(fā)生器，更具體地說，本發(fā)明涉及一種旋轉徑向脈沖發(fā)生器及其發(fā)生方法。

背景技術：

在聲學研究過程中，常常要根據(jù)不同的需要產生不同模態(tài)的聲源，常規(guī)的方法是應用揚聲器來產生切向和縱向模態(tài)的聲源，但是對于徑向模態(tài)很難通過常規(guī)揚聲器的方法來得到，多使用脈沖發(fā)生器來得到徑向聲學模態(tài)。

目前的脈沖發(fā)生器多為電磁脈沖發(fā)生器，主要通過電磁閥高頻切換來獲得到脈沖氣流，但其工作可靠性較差，存在密封不可靠、介質容易泄漏的問題，且其高頻切換的頻率適用范圍過窄，一般都在10Hz以下。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的技術缺陷，提供一種旋轉徑向脈沖發(fā)生器及其發(fā)生方法，本發(fā)明為能為氣動聲學實驗提供穩(wěn)定徑向模態(tài)聲源的旋轉徑向脈沖發(fā)生器裝置，其具有結構簡單、密封性強、振蕩頻率范圍廣的優(yōu)點，能夠穩(wěn)定輸出標準半正弦徑向振蕩射流。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種旋轉徑向脈沖發(fā)生器裝置，包括：

殼體，其具有半包圍結構，所述殼體的內部中空，且頂部敞開，所述殼體的底部設置有至少一個介質入口，所述介質入口與所述殼體的內部連通；

定子面板，其設置在所述殼體的頂部，所述定子面板的尺寸大于或等于所述殼體的頂部的尺寸，所述定子面板與所述殼體的頂部可拆卸地連接，所述定子面板封住所述殼體的頂部，所述定子面板上位于所述殼體的頂部的內側壁限定的區(qū)域設置有一水平面；

至少一組定子通道，其設置在所述定子面板上，且位于所述殼體的頂部的內側壁限定的區(qū)域內，所述定子通道穿過所述定子面板，一組定子通道包含至少一個定子通道；

轉子面板，其為圓柱體形，所述轉子面板的頂部沿水平方向設置在所述殼體的內部，所述轉子面板的外側壁與所述殼體的內側壁相貼合，所述轉子面板的頂部與所述定子面板的底部接觸，所述轉子面板的底部與所述殼體的底部不接觸，由所述轉子面板的底部、所述殼體的底部和所述殼體的內側壁圍成轉子腔；

動力裝置；

旋轉軸，其沿豎直方向設置，所述旋轉軸的一端與所述動力裝置連接，所述旋轉軸的另一端穿過所述殼體的底部，并與所述轉子面板的底部中央連接，所述旋轉軸在所述動力裝置的驅動下帶動所述轉子面板旋轉；

至少一組轉子通道，其設置在所述轉子面板上，所述轉子通道穿過所述轉子面板，一組轉子通道包含至少一個轉子通道，所述至少一組轉子通道設置為：在旋轉過程中交替實現(xiàn)至少一個轉子通道與至少一個定子通道連通與不連通。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述介質入口中通入的介質為氣體或液體。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述殼體為頂部敞開，且內部中空的圓柱體形，所述定子面板為圓柱體形，所述定子面板的外徑大于或等于所述殼體的外徑，所述轉子面板的頂部與所述殼體的頂部齊平。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述定子通道和所述轉子通道的橫截面為圓形或正方形。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述至少一組定子通道為三組定子通道，彼此間隔120度地環(huán)所述定子面板的圓周設置，一組定子通道中的各個定子通道彼此等間距，且呈一字形排列；所述至少一組轉子通道的組數(shù)為3的倍數(shù)，每組轉子通道彼此間隔同樣角度地環(huán)所述轉子面板的圓周設置。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述轉子面板的軸線與所述定子面板的軸線重合，位于最內側的轉子通道的頂部的中心到所述轉子面板的頂部的中心間的距離與位于最內側的定子通道的頂部的中心到所述定子面板的頂部的中心間的距離相等，一組轉子通道中相鄰的兩個轉子通道的頂部的中心到所述轉子面板的頂部的中心間的距離之差與一組定子通道中相鄰的兩個定子通道的頂部的中心到所述定子面板的頂部的中心間的距離之差相等。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述一組定子通道包含8個定子通道，所述一組轉子通道包含8個轉子通道，所述一組轉子通道中，任意兩個相鄰的轉子通道的頂部的中心與所述轉子面板的頂部的中心的連線間的夾角相等，所述至少一組轉子通道為十八組轉子通道。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述一組轉子通道中的8個轉子通道的頂部的中心在一條斐波那契螺旋線上。

優(yōu)選的是，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，任意一組轉子通道中的8個轉子通道的頂部的中心所在的曲線的極坐標方程為：

x(θ)＝r(θ)cosθ＝(ae^bθ+r₀)cosθ

y(θ)＝r(θ)sinθ＝(ae^bθ+r₀)sinθ

其中，極坐標方程以所述轉子面板的頂部的中心為極點；

r₀為位于最內側的轉子通道的頂部的中心到所述轉子面板的頂部的中心間的距離；

r為曲線上的任意一點到極點的距離；

θ為曲線上的任意一點和極點的連線與極軸的夾角；

$a=e^{{\mathrm{\θ}}_0};b=\frac{dr}{rd\mathrm{\θ}};$

θ₀為位于最內側的轉子通道的頂部的中心和極點的連線與極軸的夾角。

一種旋轉徑向脈沖發(fā)生器的發(fā)生方法，具體方法為：

將介質在一定壓力下從介質入口通入所述轉子腔中，同時，啟動所述動力裝置，所述旋轉軸在所述動力裝置的驅動下帶動所述轉子面板旋轉，在旋轉過程中交替實現(xiàn)三組定子通道與十八組轉子通道的連通或不連通，介質在出口處形成周期性的徑向脈沖。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

本發(fā)明的旋轉徑向脈沖發(fā)生器體積小，結構簡單，產生的徑向聲學模態(tài)明顯，振幅可調，振蕩的頻率可通過改變動力裝置的轉數(shù)的快慢進行調節(jié)。

本發(fā)明的旋轉徑向脈沖發(fā)生器的發(fā)生方法簡單，易于操作，結果準確，可得出不同振幅、頻率下的標準半正弦徑向振蕩射流。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的定子面板的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明所述的轉子面板的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法；在本發(fā)明的描述中，術語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種旋轉徑向脈沖發(fā)生器裝置，包括：

殼體1，其具有半包圍結構，所述殼體1的內部中空，且頂部敞開，所述殼體1的底部設置有至少一個介質入口2，所述介質入口2與所述殼體1的內部連通；

定子面板3，其設置在所述殼體1的頂部，所述定子面板3的尺寸大于或等于所述殼體1的頂部的尺寸，這樣能封住所述殼體，所述定子面板3與所述殼體1的頂部可拆卸地連接，所述定子面板3封住所述殼體1的頂部，所述定子面板3上位于所述殼體1的頂部的內側壁限定的區(qū)域設置有一水平面；

至少一組定子通道，其設置在所述定子面板3上，且位于所述殼體1的頂部的內側壁限定的區(qū)域內，所述定子通道30穿過所述定子面板3，一組定子通道包含至少一個定子通道30；

轉子面板4，其為圓柱體形，所述轉子面板4的頂部沿水平方向設置在所述殼體1的內部，所述轉子面板4的外側壁與所述殼體1的內側壁相貼合，即所述殼體的內側壁與所述轉子面板的外側壁相接觸的部分為圓柱體形，這樣能保證轉子面板順利轉動，且兩者之間沒有介質通過，所述轉子面板4的頂部與所述定子面板3的底部接觸，使轉子面板與定子面板間沒有介質，若兩者間存在介質，轉子通道與定子通道即使不重合，也有介質通過定子通道，所述轉子面板4的底部與所述殼體1的底部不接觸，由所述轉子面板4的底部、所述殼體1的底部和所述殼體1的內側壁圍成轉子腔50；

動力裝置6；實際使用時，動力裝置可以是電機，也可以是其他實現(xiàn)形式，只要能帶動旋轉軸旋轉即可。

旋轉軸7，其沿豎直方向設置，所述旋轉軸7的一端與所述動力裝置6連接，所述旋轉軸7的另一端穿過所述殼體1的底部，并與所述轉子面板4的底部中央連接，所述旋轉軸7在所述動力裝置6的驅動下帶動所述轉子面板4旋轉；

至少一組轉子通道，其設置在所述轉子面板4上，所述轉子通道40穿過所述轉子面板4，一組轉子通道包含至少一個轉子通道40，所述至少一組轉子通道設置為：在旋轉過程中交替實現(xiàn)至少一個轉子通道40與至少一個定子通道30連通與不連通。當轉子通道與定子通道連通時，介質從出口處出來，當轉子通道與定子通道不連通時，無介質從出口處出來，定子面板不斷旋轉，每轉一圈會有一個周期性的變化，或者一圈之內也會有幾次周期性的變化，能使介質在出口處形成周期性的徑向脈沖。徑向脈沖的形式，由定子面板的旋轉速度、定子通道和轉子通道的組數(shù)和每組的個數(shù)決定。

所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述殼體1為頂部敞開，且內部中空的圓柱體形，所述定子面板1為圓柱體形，所述定子面板3的外徑大于或等于所述殼體1的外徑，所述轉子面板3的頂部與所述殼體1的頂部齊平。

所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述定子通道30和所述轉子通道40的橫截面為圓形或正方形。

如圖2所示，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述至少一組定子通道為三組定子通道，彼此間隔120度地環(huán)所述定子面板的圓周設置，一組定子通道包含8個定子通道30，一組定子通道中的各個定子通道彼此等間距，且呈一字形排列。

如圖3所示，所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述至少一組轉子通道的組數(shù)為18組，一組轉子通道包含8個轉子通道40，每組轉子通道彼此間隔同樣角度地環(huán)所述轉子面板4的圓周設置。

所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述轉子面板4的軸線與所述定子面板3的軸線重合，位于最內側的轉子通道40的頂部的中心到所述轉子面板40的頂部的中心間的距離與位于最內側的定子通道30的頂部的中心到所述定子面板3的頂部的中心間的距離相等，即位于最內側的轉子通道的頂部的中心所在的圓的半徑與位于最內側的定子通道的頂部的中心所在的圓的半徑相等，一組轉子通道中相鄰的兩個轉子通道40的頂部的中心到所述轉子面板4的頂部的中心間的距離之差與一組定子通道中相鄰的兩個定子通道30的頂部的中心到所述定子面板3的頂部的中心間的距離之差相等。即定子面板和轉子面板在水平面上的豎直投影中，三組定子通道從定子面板的中心向邊緣方向，每三個定子通道的中心在一個圓的圓周上，且相鄰的兩個圓的半徑之差相等，且八個圓同心，豎直投影中，定子面板的中心與轉子面板的中心重合，十八組轉子通道從轉子面板的中心向邊緣方向，每十八個轉子通道的中心在一個圓的圓周上，且相鄰的兩個圓的半徑之差相等，且八個圓同心，所有定子通道和所有轉子通道所形成的八個圓的圓周分別重合。

所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述一組定子通道包含8個定子通道，所述一組轉子通道包含8個轉子通道，所述一組轉子通道中，任意兩個相鄰的轉子通道的頂部的中心與所述轉子面板的頂部的中心的連線間的夾角相等，所述至少一組轉子通道為十八組轉子通道，即任意兩個相鄰的轉子通道的頂部的中心與所述轉子面板的頂部的中心的連線間的夾角為2.5°。

所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，所述一組轉子通道中的8個轉子通道40的頂部的中心在一條斐波那契螺旋線上。

所述的旋轉徑向脈沖發(fā)生器中，任意一組轉子通道中的8個轉子通道40的頂部的中心所在的曲線，即斐波那契螺旋線的極坐標方程為：

x(θ)＝r(θ)cosθ＝(ae^bθ+r₀)cosθ

y(θ)＝r(θ)sinθ＝(ae^bθ+r₀)sinθ

其中，極坐標方程以所述轉子面板的頂部的中心為極點；

r₀為位于最內側的轉子通道的頂部的中心到所述轉子面板的頂部的中心間的距離；

r為曲線上的任意一點到極點的距離；

θ為曲線上的任意一點和極點的連線與極軸的夾角；

$a=e^{{\mathrm{\θ}}_0};b=\frac{dr}{rd\mathrm{\θ}};$

θ₀為位于最內側的轉子通道的頂部的中心和極點的連線與極軸的夾角。因轉子通道的組數(shù)為十八組，則θ₀＝0°、20°、40°…340°

所述旋轉徑向脈沖發(fā)生器的具體發(fā)生方法為：

將介質在一定壓力下從介質入口2通入所述轉子腔50中，同時，啟動所述動力裝置6，所述旋轉軸7在所述動力裝置6的驅動下帶動所述轉子面板4旋轉，在旋轉過程中交替實現(xiàn)三組定子通道30與十八組轉子通道40的連通或不連通，使得從定子通道30射出的介質流量發(fā)生變化，一個周期內隨著三組定子通道30與十八組轉子通道40中的三組轉子通道30連通部分的變化，射出的介質流量從零逐漸增加到峰值，后又從峰值逐漸降到零，其變化復合半正弦曲線，從而介質在出口處形成周期性的徑向脈沖。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。