[發明專利]用于施加空氣動力學功能膜的方法

在審

• 申請號: 202080094619.7
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN115003598A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 奧利弗·奧塞爾;索斯藤·格伯;凱-克里斯托夫·普芬斯滕;多米尼克·布羅斯特;達賴厄斯·克萊因;霍爾格·拉斯曼
• 申請（專利權）人: 漢莎技術股份公司
• 主分類號: B64C21/10
• 分類號: B64C21/10;B64C1/00;F15D1/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 王俠

本發明涉及一種用于將空氣動力學功能膜施加到周圍發生復雜流動的主體的方法，例如在商用飛機上。該方法包括以下步驟：?使用數值流動模擬，基于主體的計算機模型(1)，對于預定的周圍流動狀態，確定周圍發生流動的主體的表面(7)上的流線(4)；?展開計算機模型(1)的至少一個表面段(3)以形成二維表面，其中該表面段設置有流線(4)；?通過局部流動方向將至少一個相干場(10，20，30，40)定位在所展開的表面段(3)中，使得可在流線(4)上讀取的局部流動方向相對于相關場(10，20，30，40)的主流動方向在預定角度范圍內；以及?在位于所處理的表面段中的至少一個場(10，20，30，40)的場邊界(10.1?4，11.1?4，12.1?4，13.1?4)內，將空氣動力學功能膜施加到周圍發生流動的主體，并且根據需要，將所述膜切割成尺寸使得空氣動力學功能膜定向在相關場的主流動方向中。

本發明涉及一種用于將空氣動力學功能膜施加到周圍發生復雜流動的主體的方法，例如施加在商用飛機上。

空氣動力學功能膜在與現有技術不同的實施方式和應用領域中是已知的，并且通常用于減小在其周圍發生流動的主體的表面上的壁剪切應力?？諝鈩恿W功能膜通常具有微結構表面，該微結構表面具有用于此目的的一個或多個優選方向。優選方向在這里是指優選的溢流方向(因此是表面上的局部流動的方向)，壁剪切應力在該方向上的減小特別大或者甚至最大。

一種廣泛使用的微結構是所謂的條紋薄膜結構，其具有基本上沿著優選方向延伸的非常小的肋。因此，例如不僅在飛機的外表面上，而且在風力渦輪的轉子葉片上、在船舶的外蒙皮上或者在高速列車的外表面上發現條紋薄膜結構。

為了可通過空氣動力學功能膜(特別是條紋薄膜結構)實現可能最大程度的壁剪切應力的減小，必須使膜以其優選的方向盡可能精確地對準局部流動方向或者僅相對于局部流動方向具有微小的偏差，因此表面的溢流方向主要預期在膜的區域中。

迄今為止，空氣動力學功能膜實際上僅布置在周圍發生流動的主體的那些表面上，這些表面具有不太復雜的(通常幾乎均勻的)流動形態，對于這些表面，實際上不可避免地產生流動方向，并且因此不可避免地產生優選的方向。這種表面的實例是高速列車的外蒙皮，其流動方向對應于飛機機翼或風力渦輪的葉片的行進方向或上側，其中流動方向主要在輪廓方向上延伸。

為了盡可能最大程度地減小周圍發生流動的主體的流動阻力，原則上還期望提供空氣動力學功能膜，以減小主體的那些表面上的壁剪切應力，其中在主體的那些表面中存在更復雜的流動形態。在已知構造的商用飛機中，一個這種區域存在于例如機翼根部的區域中的飛機機身的外蒙皮上。

然而，根據現有技術，空氣動力學功能膜僅可在對應的區域中在疑似流動方向的方向上對準。然而，已經表明，在周圍發生流動的主體的表面上的更復雜的流動形態的區域中的空氣動力學功能膜的對應布置通常不伴隨有壁剪切應力的足夠大的減小，壁剪切應力的足夠大的減小將證明施加空氣動力學功能膜的努力是合理的。因此，空氣動力學功能膜的施加實際上被經常限制在主體表面的周圍發生如下流動的區域，該流動具有不太復雜或甚至幾乎均勻的流動形態。

本發明的目的是提供一種用于將空氣動力學功能膜施加到周圍發生復雜流動的主體的方法，其中在具有更復雜流動形態的區域中也可有效地減小壁剪切應力。

此目的通過根據主權利要求的方法來實現。從屬權利要求的主題是有利的改進方案。

因此，本發明涉及一種用于將空氣動力學功能膜施加到周圍發生復雜流動的主體(特別是施加到商用飛機上)的方法，該方法具有以下步驟：

-借助于數值流動模擬，基于主體的計算機模型，對于預定的周圍流動狀態，確定周圍發生流動的主體的表面上的流線；

-展開計算機模型的設置有流線的至少一個表面段，以形成二維表面；

-將至少一個相干場定位在所展開的表面段中，使得可在流線上讀取的局部流動方向相對于相應場的主流動方向在預定角度范圍內；以及