CN104613056A - 一种人字形结构的仿生减阻表面 - Google Patents
一种人字形结构的仿生减阻表面 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104613056A CN104613056A CN201510031183.8A CN201510031183A CN104613056A CN 104613056 A CN104613056 A CN 104613056A CN 201510031183 A CN201510031183 A CN 201510031183A CN 104613056 A CN104613056 A CN 104613056A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vee
- cut
- row
- bionic
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
一种人字形结构的仿生减阻表面其由人字形沟槽单元组成，人字形沟槽单元包括两列V形沟槽组，每列V形沟槽组由若干条相互平行的V形沟槽构成，两列V形沟槽沟槽延伸方向呈左右对称分布，且每对对称V形沟槽水平截面相交线形成一定的夹角θ，夹角0＜θ≤120°。该表面增加了粘性底层的厚度，降低了表面湍流状态，同时该表面形成宏观尺度的大涡，不断地把产生湍流的流体运出粘性底层，延迟完全湍流状态的发生，减少了能量的消耗。同时沟槽表面会形成“二次涡群”，使壁面猝发湍流强度变弱，降低了壁面摩擦阻力。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面结构，特别涉及一种人字形结构的仿生减阻表面。
背景技术
在各类交通工具、飞行器以及水中航行器，摩擦阻力占有非常大的比例。其它以流体为工质的动力机械如流体泵、输气管道等，摩擦阻力也占有相当大的比例。摩擦阻力造成了能源的巨大消耗。降低运输工具及其他机械的表面摩擦阻力，从而提高航行速度、工作效率，减少能源消耗是国家节能减排战略的重大需求。
生物经过近40亿年的进化，其结构和功能为了适应环境而不断地进行优化，许多生物体表面形成独特的功能性表面形貌结构。本发明受鸟羽拟人字微纳表面形貌结构启发，提出一种仿生减阻表面。近十几年来，研究者通过研究鱼类以及鸟类，发现表面各种表面结构有着出色的减少摩擦阻力的作用。顺流向布置该表面可大幅减少流体介质中物体的阻力。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明的目的在于提供一种人字形结构的仿生减阻表面。
本发明提供的人字形结构的仿生减阻表面，其由人字形沟槽单元组成，人字形沟槽单元包括两列V形沟槽组，每列V形沟槽组由若干条相互平行的V形沟槽构成，两列V形沟槽沟槽延伸方向呈左右对称分布，且每对对称V形沟槽水平截面相交线形成一定的夹角θ，夹角0＜θ≤120°.
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该表面增加了粘性底层的厚度，降低了表面湍流状态，同时人字形沟槽表面形成宏观尺度的大涡，不断地把产生湍流的流体运出粘性底层，延迟完全湍流状态的发生，减少了能量的消耗。同时沟槽表面会形成“二次涡群”，是壁面猝发湍流强度变弱，降低了壁面摩擦阻力。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明第一实施例提供的人字形结构的仿生减阻表面的立体结构示意图；
图2为图1的A-A剖视结构示意图。
图3为图1前端端面结构示意图。
图4为本实验新型第一实施例提供的人字形结构的仿生减阻表面的俯视图。
图5为本发明第二实施例提供的人字形结构的仿生减阻表面的立体结构示意图
图6为图5的B-B剖视结构示意图。
图7为图5前端端面结构示意图。
图8为本实验新型第二实施例提供的人字形结构的仿生减阻表面的俯视图。
附图标记说明：
1-V形沟槽；2-过渡平板；3-V形沟槽组。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
如图1、图4所示，本发明提供的人字形结构的仿生减阻表面，其由人字形沟槽单元组成，人字形沟槽单元包括两列V形沟槽组3，每列V形沟槽组3由若干条相互平行的V形沟槽1构成，两列V形沟槽1沟槽延伸方向呈左右对称分布，且每对对称V形沟槽1水平截面相交线形成一定的夹角θ，夹角0＜θ≤120°。
该表面增加了粘性底层的厚度，降低了表面湍流状态，同时人字形结构的仿生减阻表面形成宏观尺度的大涡，不断地把产生湍流的流体运出粘性底层，延迟完全湍流状态的发生，减少了能量的消耗。同时沟槽表面会形成“二次涡群”，是壁面猝发湍流强度变弱，降低了壁面摩擦阻力。
进一步，如图2所示，本实施例提供的两列每条V形沟槽1的宽度固定且相同，宽度25um≤s≤300um，深度固定且相同，沟槽深宽比0＜h/s≤0.9°。
进一步，如图1所示，本实施例提供的人字形沟槽单元还包括过渡平板2，过渡平板2位于所述两列V形沟槽组3的两侧，方便人字形沟槽单元的连接。
进一步，如图3、图4所示，本实施例提供的两列V形沟槽组3宽度SL为0.02m，所述人字形沟槽单元宽度L为0.024m，夹角θ为60°，上述形状的人字形结构的仿生减阻表面最大的降低了壁面摩擦阻力。
优选地，如图5、图6所示，本实施例提供的两列每条V形沟槽1的宽度固定且相同，宽度25um≤s≤300um，每列V形沟槽1深度从中间V形沟槽1往两侧逐条减小，沟槽最大深宽比h/s为0.9，且在垂直于沟槽延伸方向的截面上，每列每条V形沟槽1的顶点在同一直线上。
进一步，如图7、图8所示，本实施例提供的两列V形沟槽每列中间最深V形沟槽1深宽比h/s为0.6，两端V形沟槽深宽比h/s为0，所述两列V形沟槽组3宽度SL为0.024m，夹角θ为60°。
具体的原理是：
在刚性表面或者柔性表面上顺着水流方向加工或者贴覆上表面形貌为本发明提供的人字形沟槽结构的涂层或者薄膜，水流将在人字形结构的仿生减阻表面形成宏观尺度的大涡，不断地把产生湍流的流体运出粘性底层，延迟完全湍流状态的发生，减少了能量的消耗。同时沟槽表面会形成“二次涡群”，是壁面猝发湍流强度变弱，降低了壁面摩擦阻力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种人字形结构的仿生减阻表面，其特征在于，其由人字形沟槽单元组成，所述人字形沟槽单元包括两列V形沟槽组，每列V形沟槽组由若干条相互平行的V形沟槽构成，所述两列V形沟槽组沟槽延伸方向呈左右对称分布，且每对对称V形沟槽水平截面相交线形成一定的夹角θ，夹角0＜θ≤120°。
2.根据权利要求1所述的人字形结构的仿生减阻表面，其特征在于，所述两列每条V形沟槽的宽度固定且相同，宽度25um≤s≤300um，深度固定且相同，沟槽深宽比0＜h/s≤0.9。
3.根据权利要求1或2所述的人字形结构的仿生减阻表面，其特征在于，所述人字形沟槽单元还包括过渡平板，所述过渡平板位于所述两列V形沟槽组的两侧。
4.根据权利要求3所述的人字形结构的仿生减阻表面，其特征在于，所述两列V形沟槽组宽度SL为0.02m，所述人字形沟槽单元宽度L为0.024m，所述夹角θ为60°。
5.根据权利要求1所述的人字形结构的仿生减阻表面，其特征在于，所述两列每条V形沟槽的宽度固定且相同，宽度25um≤s≤300um，每列V形沟槽深度从中间V形沟槽往两侧逐条减小，沟槽最大深宽比h/s为0.9，且在垂直于沟槽延伸方向的截面上，每列每条V形沟槽的顶点在同一直线上。
6.根据权利要求5所述的人字形结构的仿生减阻表面，其特征在于，所述两列V形沟槽每列中间最深V形沟槽深宽比h/s为0.6，两端V形沟槽深宽比h/s为0，所述两列V形沟槽组宽度SL为0.024m，所述夹角θ为60°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510031183.8A CN104613056A (zh) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | 一种人字形结构的仿生减阻表面 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510031183.8A CN104613056A (zh) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | 一种人字形结构的仿生减阻表面 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104613056A true CN104613056A (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=53147657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510031183.8A Pending CN104613056A (zh) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | 一种人字形结构的仿生减阻表面 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104613056A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2556110A (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-23 | Dyson Technology Ltd | Compressor blade surface patterning |
| CN110249735A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 沈阳农业大学 | 水田机械触泥部件仿生柔性减阻材料及制备方法与应用 |
| CN110892160A (zh) * | 2018-02-02 | 2020-03-17 | 华为技术有限公司 | 一种风扇及移动终端 |
| CN111611661A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于稳定涡串减阻的横向v槽结构及其应用 |
| CN113460284A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-10-01 | 中国民航大学 | 一种带有斜向沟槽的低雷诺数下机翼 |
| CN114109918A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 中国民航大学 | 吸力面上带有斜向小肋的压气机静子叶栅 |
| CN114620182A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-14 | 中国船舶科学研究中心 | 一种减小水中摩擦阻力的复合表层及其使用方法 |
| WO2023191004A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 大日本印刷株式会社 | 構造体及び構造体を備える物体 |
| JP7496127B2 (ja) | 2020-10-19 | 2024-06-06 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | リブレット構造及び物体 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0246916A1 (en) * | 1986-05-22 | 1987-11-25 | ROLLS-ROYCE plc | Boundary layer flow control |
| US4907765A (en) * | 1985-09-26 | 1990-03-13 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh | Wall with a drag reducing surface and method for making such a wall |
| US4930729A (en) * | 1986-05-22 | 1990-06-05 | Rolls-Royce Plc | Control of fluid flow |
| CN1074279A (zh) * | 1991-11-19 | 1993-07-14 | 奥马特工业有限公司 | 用于控制在有界壁的流体流动场中的紊流的方法和装置 |
| JP2000097211A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-04 | Fuminori Okamoto | 流体用流入管 |
| JP4824190B2 (ja) * | 2001-03-07 | 2011-11-30 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 乱流摩擦抵抗低減表面 |
| CN102673772A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-09-19 | 哈尔滨工业大学 | 飞艇蒙皮用具有减阻微沟槽结构的pu或tpu薄膜 |
| CN102733859A (zh) * | 2011-03-30 | 2012-10-17 | 通用电气公司 | 用于减小流体动力学结构的噪声的微结构 |
| CN204553430U (zh) * | 2015-01-21 | 2015-08-12 | 北京超微上达科技有限公司 | 一种人字形结构的仿生减阻表面 |
-
2015
- 2015-01-21 CN CN201510031183.8A patent/CN104613056A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4907765A (en) * | 1985-09-26 | 1990-03-13 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh | Wall with a drag reducing surface and method for making such a wall |
| EP0246916A1 (en) * | 1986-05-22 | 1987-11-25 | ROLLS-ROYCE plc | Boundary layer flow control |
| US4930729A (en) * | 1986-05-22 | 1990-06-05 | Rolls-Royce Plc | Control of fluid flow |
| CN1074279A (zh) * | 1991-11-19 | 1993-07-14 | 奥马特工业有限公司 | 用于控制在有界壁的流体流动场中的紊流的方法和装置 |
| JP2000097211A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-04 | Fuminori Okamoto | 流体用流入管 |
| JP4824190B2 (ja) * | 2001-03-07 | 2011-11-30 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 乱流摩擦抵抗低減表面 |
| CN102733859A (zh) * | 2011-03-30 | 2012-10-17 | 通用电气公司 | 用于减小流体动力学结构的噪声的微结构 |
| CN102673772A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-09-19 | 哈尔滨工业大学 | 飞艇蒙皮用具有减阻微沟槽结构的pu或tpu薄膜 |
| CN204553430U (zh) * | 2015-01-21 | 2015-08-12 | 北京超微上达科技有限公司 | 一种人字形结构的仿生减阻表面 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周昊等: "《仿生非光滑表面减阻技术在油气管道中的应用》", 《管道技术与设备》 * |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2556110B (en) * | 2016-11-21 | 2020-04-01 | Dyson Technology Ltd | Compressor blade surface patterning |
| CN109983235A (zh) * | 2016-11-21 | 2019-07-05 | 戴森技术有限公司 | 压缩机叶片表面造型 |
| CN109983235B (zh) * | 2016-11-21 | 2022-05-03 | 戴森技术有限公司 | 压缩机叶片表面造型 |
| JP2019535954A (ja) * | 2016-11-21 | 2019-12-12 | ダイソン テクノロジー リミテッド | 圧縮機ブレードの表面パターニング |
| GB2556110A (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-23 | Dyson Technology Ltd | Compressor blade surface patterning |
| CN110892160B (zh) * | 2018-02-02 | 2022-02-25 | 华为技术有限公司 | 一种风扇及移动终端 |
| CN110892160A (zh) * | 2018-02-02 | 2020-03-17 | 华为技术有限公司 | 一种风扇及移动终端 |
| CN110249735A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-09-20 | 沈阳农业大学 | 水田机械触泥部件仿生柔性减阻材料及制备方法与应用 |
| CN111611661A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于稳定涡串减阻的横向v槽结构及其应用 |
| JP7496127B2 (ja) | 2020-10-19 | 2024-06-06 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | リブレット構造及び物体 |
| CN113460284A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-10-01 | 中国民航大学 | 一种带有斜向沟槽的低雷诺数下机翼 |
| CN113460284B (zh) * | 2021-08-23 | 2023-03-14 | 中国民航大学 | 一种带有斜向沟槽的低雷诺数下机翼 |
| CN114109918A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 中国民航大学 | 吸力面上带有斜向小肋的压气机静子叶栅 |
| CN114109918B (zh) * | 2021-11-26 | 2024-01-23 | 中国民航大学 | 吸力面上带有斜向小肋的压气机静子叶栅 |
| CN114620182A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-14 | 中国船舶科学研究中心 | 一种减小水中摩擦阻力的复合表层及其使用方法 |
| CN114620182B (zh) * | 2022-02-17 | 2023-02-28 | 中国船舶科学研究中心 | 一种减小水中摩擦阻力的复合表层及其使用方法 |
| WO2023191004A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 大日本印刷株式会社 | 構造体及び構造体を備える物体 |
| JP7568145B2 (ja) | 2022-03-30 | 2024-10-16 | 大日本印刷株式会社 | 構造体及び構造体を備える物体 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104613056A (zh) | 一种人字形结构的仿生减阻表面 | |
| EP0284187B1 (en) | Boundary layer devices | |
| Luo | Recent progress in exploring drag reduction mechanism of real sharkskin surface: A review | |
| CN103498838B (zh) | 一种刚柔相间结构的仿生减阻降噪表面 | |
| CN102353296A (zh) | 一种热交换器及其内螺纹铜管 | |
| CN204553430U (zh) | 一种人字形结构的仿生减阻表面 | |
| CN103910023B (zh) | 一种水翼 | |
| CN105197179B (zh) | 一种用于低速肥大型船的垂直艏和前缘引流组合减阻结构 | |
| CN108953217A (zh) | 一种改善表面空化流动特性的特殊构型叶片 | |
| Zhang et al. | 3-D numerical investigation of the wall-bounded concentric annulus flow around a cylindrical body with a special array of cylinders | |
| CN205220980U (zh) | 一种用于低速肥大船型的垂直艏和前缘引流组合减阻结构 | |
| CN204900734U (zh) | 一种耦合仿生双涡轮液力变矩器 | |
| CN202188792U (zh) | 一种热交换器及其内螺纹铜管 | |
| EP0246914B1 (en) | Control of fluid flow | |
| CN203584973U (zh) | 一种刚柔相间结构的仿生减阻降噪表面 | |
| Hemelrijk et al. | The increased Efficiency of Fish Swimming in a School, a New Computational Model | |
| Yamagishi et al. | Numerical simulation of flow around a circular cylinder with curved sectional grooves | |
| Huang et al. | End-wall effects on vortex shedding in planar shear flow over a circular cylinder | |
| US20160258454A1 (en) | System for improving the fluid circulation in a fluid-body | |
| CN105156627A (zh) | 仿生双涡轮液力变矩器 | |
| Chauhan et al. | Flow pattern determination for circular staggered cylinders in cross flow using CFD | |
| Kinnas et al. | Modeling of cavitating or ventilated flows using BEM | |
| CN204900733U (zh) | 仿生双涡轮液力变矩器 | |
| CN205559142U (zh) | 采用沟槽减阻的混流式水轮机转轮 | |
| Xu et al. | Analysis of drag reduction mechanism of the bionic microscopic riblets surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150513 |