[發明專利]一種與流體相接觸的仿生彈性壁表面

無效

• 申請號: 200810051510.6
• 申請日: 2008-12-02
• 公開（公告）號: CN101457767A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 任露泉;陳慶海;田麗梅;劉慶平
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F04D29/40
• 分類號: F04D29/40;F04D29/02;F04D29/24
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱世林

技術領域

本發明主要涉及流體泵(包括水泵，油泵和其他流體泵)組件，特別是涉及流體泵內部表面結構，包括導流殼和葉輪等。屬于一種與流體相接觸的表面結構。

背景技術

目前，公知的流體泵采用鑄造工藝做成，大多泵內壁表面不作處理，這樣使流體泵的效率很低，同時流體泵的葉輪和導流殼直接與流體接觸，有些流體，例如海水，使流體泵的葉輪和導流殼的腐蝕很嚴重，減少了流體泵的使用壽命。有些流體泵在泵內壁貼掛一種釉質降低阻力，這樣不僅增加了制造成本和工藝難度，同時效果不明顯。

發明內容

仿生學是從生物進化過程中生物對環境的適應而形成的生物原形出發，結合生產和生活中的工程應用，將生物對環境中適應的比較優化的結構應用在工程中。本發明從魚類在億萬年進化過程中形成的解剖結構，體表是肌肉，在肌肉下面是骨骼，在水中的阻力很小，典型的是海豚皮結構。海豚之所以游得快，不僅僅是因為其流線型體形，還由于其特殊的皮膚構造。物體在水中運動時受到的阻力的大小，與流經運動物體表面的水的流動形式有關，若水接觸的是鋼鐵等堅硬物質的表面，則由于水流產生紊流現象，水的阻力會隨之增加；若水接觸的是柔軟且具有極微細凹凸面的物體表面，則由于物體表面本身具有吸收和消除產生水流紊流的現象，所以水的阻力會下降。海豚的皮膚可分為三層：第一層是光滑柔軟的表皮層；第二層是白色的真皮層，它生有無數的乳頭狀，中空的突起物，且伸向黑色的表皮里面；第三層是很厚的脂肪層，很有彈性。由于這種構造，使海豚在水中游泳時，皮膚能順從水的壓力而波動，阻力小，摩擦力也小，其航速就快。

發明的目的在于提供一種與流體相接觸的仿生彈性壁表面。該表面利用仿生學原理，改變液體泵內壁表面的結構，使流體在此結構表面流動時，阻力減小，從而提高效率。此結構簡單，成本低。

本發明的神速目的是這樣實現的，結合附圖說明如下：

一種與流體相接觸的仿生彈性壁，包括彈性表層和彈性表層下的具有規則幾何形狀的仿生結構，彈性表層和仿生結構相互耦合，所述的彈性表層由彈性材料制作，其厚度：0.3～3.5毫米，邵氏硬度：A25～90；所述的具有規則幾何形狀的仿生結構包括凸起、凹坑或肋條，凸起或凹坑按平行四邊形或菱形分布，肋條平行分布；凹坑直徑f＝0.2～2毫米，凹坑深與直徑比h：f＝0.2～4；凸包直徑e＝0.2～2毫米，凸包高與直徑比h：e＝0.2～4，兩個相鄰的凹坑或凸包之間的中心矩：W、L＝1～5f，肋條寬度：a＝0.2～2毫米，肋條的底寬：b＝0～0.5a，按肋條的中心距：d＝1a～5a。

所述的彈性表層采用表面光滑的合成有機物構成，包括天然橡膠、合成橡膠或聚氨酯。

分布在流體中運動物體的外表面上或分布在流體面上運動物體的外表面上。

分布在葉輪的前后蓋板的內側表面和葉片的表面、導流殼的內表面和導流葉片上。

本發明利用仿生彈性壁減少阻力、減少氣蝕、阻力和能量消耗，減少紊流損耗，使流體更接近于層流。以實現以下技術效果：可以降低流體阻力，提高流體泵的效率；可以提高流體泵的耐磨能力，提高流體泵的使用壽命。

附圖說明

圖1仿生彈性壁表面肋條結構；

圖2仿生彈性壁表面彈性彈性表層；

圖3仿生彈性壁表面凹坑結構；

圖4仿生彈性壁表面凸包結構；

圖5肋條分布示意圖；

圖6凹坑和凸包平行分布示意圖；

圖7凹坑和凸包菱形分布示意圖；

圖8(a，b，c，d，e，f)仿生彈性壁表面樣件照片。

具體實施方式

下面結合附圖所示實施例進一步說明本發明的具體內容。