[發明專利]新型高速表面減阻結構

無效

• 申請號: 201210261843.8
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102777450A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 王利坡;張強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F15D1/00
• 分類號: F15D1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及流體動力學領域，尤其涉及一種新型高速表面減阻結構。

背景技術

在流體中，例如空氣或水中，受流體粘性影響，高速飛行或運動的物體表面與周圍流體存在很大的速度差，這種相對運動會使物體表面流體形成很大的速度梯度，從而產生很高的流動摩擦阻力和很大的能量耗散。例如，在大氣層中飛行的導彈由于這種氣體動力學產生的動能損失會使飛行器表面產生巨大的摩擦以致高溫嚴重燒蝕。因此，減小運動物體與周圍流體的相對速度差，降低表面速度梯度，改善解決由相對運動產生流動阻力大、能耗高的問題十分有意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型高速表面減阻結構，以解決現有應用中由于運動物體與周圍流體間大的速度差而導致的流動阻力大與能耗高的技術問題。

為達到上述目的，本發明提供一種新型高速表面減阻結構，設置在物體表面，用以減少物體運動阻力，包括：輪軸和轉動體，輪軸設置在物體表面，與物體表面連接，轉動體與輪軸套接連接。

依照本發明較佳實施例所述的新型高速表面減阻結構，該轉動體為圓柱形滾筒。

依照本發明較佳實施例所述的新型高速表面減阻結構，該轉動體為滾輪。

依照本發明較佳實施例所述的新型高速表面減阻結構，該轉動體為滾珠。

依照本發明較佳實施例所述的新型高速表面減阻結構，該輪軸與物體表面一體成型制成。

本發明的新型高速表面減阻結構設置在運動物體表面，當物體高速運動時，周圍的流體在物體表面會產生很大的剪切力，從而帶動轉動體轉動。由受力分析可知，轉動體的轉動將使運動物體與周圍流體的表面相對速度減小，從而降低流動阻力。另外，本發明的轉動體可以采用圓柱形滾筒，以及滾輪或滾珠等多種形狀，能夠滿足不同環境的使用需求，適用范圍廣泛。因此，與現有技術相比，本發明減小了運動物體與周圍流體之間的相對運動速度差，具有降低運動物體流動阻力、減少能量消耗且適用范圍廣泛的優點。

附圖說明

圖1為本發明新型高速表面減阻結構設置于物體表面一側的應用示意圖；

圖2為本發明新型高速表面減阻結構設置于物體表面兩側的應用示意圖；

圖3為本發明實施例的轉動體的結構剖視圖。

具體實施方式

以下結合附圖，具體說明本發明。

請參閱圖1至圖3，一種新型高速表面減阻結構12，設置在物體表面11上，用以減少物體快速運動時的運動阻力，包括：輪軸13和轉動體14，輪軸13設置在物體表面11上，與物體表面11連接，轉動體14與輪軸13套接連接。

具體的，輪軸13與物體表面11采用螺接連接或一體成型制成等方式進行固定，但是，本發明并不具體限定輪軸13與物體表面11的連接方式，例如，還可以采用鉚接、焊接等方式進行固定，現有技術中任何能夠實現將二者連接的方式均應落在本發明的保護范圍內。

更為具體地，為了適應多種環境的使用需求，本發明的轉動體14可以設置為圓柱形滾筒、圓球形滾輪或滾珠等多種形狀。其中，滾珠結構尤其適用于流場空間結構隨時間變化的工況，對于該種工況能夠使物體更好地工作。另外，為了使轉動體14更好地隨流體一起運動，可以適當增加轉動體14的表面粗糙度或采用其他結構，例如凸凹或波紋表面等。

如圖1、圖2所示，本發明的新型高速表面減阻結構12通過輪軸13固定在運動物體表面11上。當物體高速運動時，周圍流體15由于粘性將在物體表面11產生很大的剪切力，從而帶動轉動體14轉動。由受力分析可知，轉動體14的轉動使運動物體與周圍流體15的表面相對速度減小，從而降低流動阻力并減少能量消耗。另外，本發明的轉動體14可以采用圓柱形滾筒，以及滾輪或滾珠等多種形狀，能夠滿足不同環境的使用需求，適用范圍廣泛。

再如圖1、圖2所示，本發明的新型高速表面減阻結構12既可以設置在快速運動物體表面11單側，也可設置在快速運動物體表面11的兩側。實際應用中，根據具體的運動物體類型及應用環境選擇新型高速表面減阻結構12的設置方式，如安裝位置及數量等，本發明并不具體限定新型高速表面減阻結構12的設置方式。

以下例舉具體應用實施例對本發明進行詳細說明：

實施例一

在輪船浸入水體的表面上可以設置本發明的新型表面減阻結構。

通常，輪船的速度并不是很高，但由于水的動力粘性系數較空氣大很多，所以本發明減阻結構的減阻效果十分明顯。在本實施例中，轉動體14在比較平滑的表面可以采用滾筒結構，在部分比較彎曲的浸水表面部分則可以采用滾輪結構。

實施例二