[實用新型]一種仿生非光滑表面導風筒

有效

• 申請號: 201820312927.2
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN208564608U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 李曉剛;王湘桂;胡永泉;劉培正;張小波
• 申請（專利權）人: 中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司;華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: E21F1/04
• 分類號: E21F1/04
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 常前發;奚志鵬

本實用新型公布了一種仿生非光滑表面導風筒，包括導風筒(1)，在導風筒(1)的內壁上均勻分布著多個凹坑(3)，在導風筒(1)的外表面上對應分布著多個凸包(2)；所述的凹坑(3)在導風筒(1)的內壁周向、軸向上分別為等弧長、等距離分布。本實用新型可較為明顯地提高導風筒內的風流速度、改善了風流狀態，具有加工簡單、成本低廉、靈活可靠等特點，可布置與導風筒不同部位，特別適合各類工程中掘進工作面的壓入式通風，可在礦山以及隧道施工中靈活應用。

技術領域

本實用新型涉及一種通風用的導風筒，特別適合各類工程中掘進工作面的壓入式通風，可在礦山以及隧道施工中靈活應用。

背景技術

表面摩擦在運輸工具的總阻力中占有很大比例，常規運輸機和水上船只，表面摩擦阻力約占總阻力的50％；水下運動的物體，這個比例可達70％；長距離管道輸送中，泵站的動力幾乎全部用于克服表面摩擦阻力。研究發現，生物體體表均呈現非光滑形態，但是卻具有很好的減粘、防粘和自清潔功能。這為從仿生形態研究導風筒減阻問題提供了全新的思路和依據。

無論新建、擴建或生產礦井中，都需要開掘大量井巷工程，以便準備新的采區和采礦工作面。開掘井巷時，為稀釋和排除有毒有害氣體，爆破產生的炮煙和粉塵以及保持良好的氣候條件，必須進行不間斷通風。此類井巷只有一個出口，稱為獨頭巷道。獨頭巷道只有一個出口，不能形成貫穿風流，必須采用導風設施，如導風筒。這種利用局部通風機或主要通風機產生風壓，并利用導風設施對井下獨頭巷道進行通風的方法稱為局部通風，主要包括壓入式、抽出式和混合式三種。其中壓入式通風具有安全性好、導風筒出口風速和射程均較大、柔性風筒成本低、重量輕、便于運輸等優點，最為常用。但是，在壓入式局部通風中，導風筒直徑較小、可選型號少，且隨巷道的延伸不可避免的產生轉彎，因此，風筒內風流呈現較為嚴重的紊流狀態，同時通風機的工作壓力較大，也降低了風筒出口風速和射程。

不難發現，當局部通風機將新鮮風流以一定速度壓入常規導風筒，風流速度在導風筒內的邊界層處因受粘性剪應力而迅速減小，導風筒內表面壁上的風流速度為零。因此，研究具有摩擦阻力系數小、風筒內風流狀態好、局部通風機工作壓力小、生產工藝簡單、造價低廉的導風筒，十分必要。

發明內容

本實用新型的目的就是針對現有導風筒存在的上述缺陷，而提供一種能有效降低導風筒內表面摩擦阻力系數、提高風流速度、改善風流狀態的仿生非光滑表面導風筒。

為實現本實用新型的上述目的，本實用新型一種仿生非光滑表面導風筒采用以下技術方案：

本實用新型一種仿生非光滑表面導風筒，包括導風筒，在導風筒的內壁上均勻分布著多個凹坑，在導風筒的外表面上對應分布著多個凸包。

所述的凹坑在導風筒的內表面周向、軸向上分別為等弧長、等距離分布，且以相同的尺寸、形狀。凹坑、凸包構成的凸包型結構與導風筒為一體，不可分割。

通常情況下，當局部通風機將新鮮風流以一定速度壓入導風筒內，風流速度在導風筒內的邊界層處因受粘性剪應力而迅速減小，導風筒內表面壁上的風流速度為零。

本實用新型一種仿生非光滑表面導風筒采用以上技術方案后，具有以下優點：

(1)在導風筒的內壁上均勻分布著密密麻麻的圓形凹坑，使得導風筒內表面邊界層每隔一定周向弧長、軸向距離上產生一個流動速度很小的空氣墊層(也是體積很小的湍流)，空氣墊層充分發揮其減阻整流的作用，有效地阻止了風流速度的持續降低，同時也避免大體積湍流的形成，既降低了導風筒內表面摩擦阻力系數，又改善了導風筒內風流的狀態。因此，可較為明顯地提高導風筒內的風流速度、改善了風流狀態。

(2)本實用新型設計采用的凸包型結構，具有加工簡單、成本低廉、靈活可靠等特點，可布置與導風筒不同部位，主要包括出口處、轉彎處，也可以通體布置。

附圖說明