CN107781212A - 一种对旋流体负压泡、升力体及风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对旋流体负压泡、升力体及风扇，旨在提供一种效率高的全新升力结构。对旋流体负压泡，包括弧形的泡状本体，泡状本体的一侧设有倾斜朝上设置且延伸到泡状本体底部的开口，开口在底面上的投影为弓形。当流体以与开口方向相同的方向流经泡状本体的表面时，流体在开口处形成对旋旋涡，在泡状本体内形成负压区。升力体，包括基体和对旋流体负压泡。当流体以与开口方向相同的方向流经泡状本体的表面时，基体的上下表面会形成压力差。风扇，包括转轴和叶片，叶片为基于对旋流体负压泡的升力体。风扇的升力体尾部由于没有了扰流的作用，叶片可以设置的较为密集；相对传统的风扇，本发明中的风扇最大风力增加了5‑6倍。

Description

一种对旋流体负压泡、升力体及风扇
技术领域
本发明涉及流体动力学领域，尤其涉及一种对旋流体负压泡、升力体及风扇。
背景技术
目前在流体动力学领域中，将流体(包括气体流体、液体流体等流体)流经运动的叶片，会对叶片产生一个推力，例如飞机的螺旋桨、飞机的机翼、水利发电机的叶片和风扇的叶片等。目前的叶片为了制造流体流经叶片两个表面的速度差，使流体对叶片产生推力，需要在使流体流经一个面的路径大于另一个面；为了达到这个目的可以使叶片的其中一个表面凸起或采用弧形板，还可以使叶片具有一定的扭转。
但是采用目前的叶片结构，当流体流经叶片尾部时，由于压力差和流速的差异，会在叶片的尾部形成扰流(旋流)，扰流不仅不产生有益效果，而且扰流一方面会给叶片一个反作用力，另一方面容易引起叶片波动，还会产生噪音。
此外，由于尾部的扰流作用，为避免扰流对其他叶片干扰，现有的叶片之间会保持一定的间距，导致叶片数量减少，效能较低。
采用扭转的叶片，在叶片与转轴的连接处，由于扭转的原因，不仅不产生推力，还会产生阻力。
发明内容
本发明提供了一种对旋流体负压泡、升力体及风扇，旨在提供一种效率高的全新升力结构。
一种对旋流体负压泡，包括弧面形的泡状本体，泡状本体的一侧设有倾斜朝上设置且延伸到泡状本体底部的开口，开口在底面上的投影为弓形。
进一步，泡状本体为空心球体的1/4。
进一步，泡状本体形状满足以下公式：
其中，R为泡状本体纵截面的半径，h为泡状本体纵截面最高点到底面的距离，w为泡状本体纵截面两个端点之间的直线距离。
一种基于对旋流体负压泡的升力体，包括基体和上述的对旋流体负压泡，基体上设有基面，泡状本体扣接在基体的基面上。
进一步，基体为平板，每个对旋流体负压泡均设置在平板的同一表面上；每个对旋流体负压泡的泡状本体均扣接在平板上且开口方向朝向相同。
采用平板可以流体流经叶片的尾部时，不会形成压力差和流速差，不会在叶片的尾部形成扰流，提高了叶片的稳定性，且不会产生反作用力；此外，采用平板可以防止流体在叶片尾部破裂，降低了噪音；平板本身没有扭转度，产生升力有效利用面积大。
进一步，对旋流体负压泡横向成行，纵向成列；且相邻两列的对旋流体负压泡均交错分布，相邻两行的对旋流体负压泡均交错分布。交错分布可以防止对旋流体负压泡之间相互干扰。
一种基于对旋流体负压泡的风扇，包括转轴和沿着转轴外侧壁均匀分布的叶片，叶片为上述基于对旋流体负压泡的升力体。
进一步，与转轴垂直的面为垂面，平板与垂面倾斜设置。
进一步，平板的外端连接有环形围板，环形围板与转轴同轴，每个平板均固定在环形围板与转轴之间。
进一步，平板之间穿设有环形隔板，环形隔板与平板固定连接，环形隔板与转轴同轴。设置环形隔板可以防止流经弧形板的流体相互干扰。
与现有技术相比本发明的优点是：
本发明中，一种对旋流体负压泡，包括弧面形的泡状本体，泡状本体的一侧设有倾斜朝上设置且延伸到泡状本体底部的开口，开口在底面上的投影为弓形。当流体以与开口方向相同的方向流经泡状本体的表面时，流体在开口处形成对旋旋涡，在泡状本体及旋涡内形成负压区。对旋流体负压泡安装在叶片上时，叶片的上下表面会形成压力差。
本发明中，一种基于对旋流体负压泡的升力体包括基体和上述的对旋流体负压泡，基体上设有基面，泡状本体扣接在基体的基面上。当流体以与开口方向相同的方向流经泡状本体的表面时，流体在开口处形成对旋旋涡，在泡状本体及旋涡内形成负压区，当对旋流体负压泡安装在基体上时，基体的上下表面会形成压力差。
一种基于对旋流体负压泡的风扇，包括转轴和沿着转轴外侧壁均匀分布的叶片，叶片为上述基于对旋流体负压泡的升力体。风扇的升力体尾部由于没有了扰流的作用，叶片可以设置的较为密集，设置的叶片更多；相对传统的风扇，本发明中的风扇最大风力增加了5-6倍。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明中对旋流体负压泡的俯视结构示意图；图1中箭头方向为风向。
图2为本发明中对旋流体负压泡的剖视结构示意图。
图3为本发明中基体为扇形的平板时，升力体的结构示意图。
图4为本发明中风扇的结构示意图。
图5为本发明中基体为矩形的平板时，升力体的结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
参阅图1和图2，一种对旋流体负压泡，包括弧面形的泡状本体1，泡状本体1的一侧设有倾斜朝上设置且延伸到泡状本体1底部的开口，开口在底面上的投影为弓形。
泡状本体1为空心球体的1/4。
泡状本体1形状满足以下公式：
其中，R为泡状本体1纵截面的半径，纵截面为与气流方向垂直的平面，泡状本体1纵截面为一个圆弧，h为泡状本体1纵截面最高点到底面的距离，w为泡状本体1纵截面两个端点之间的直线距离。
泡状本体中的泡状包括水泡状，以及基于水泡的形状做适当的调整所形成的弧面形状；设有开口的泡状本体1类似一个马蹄形的空心体，如图1；除了本实施例以外，泡状本体1的弧面形状还可以在空心球体1/4的基础上做适当的调整；例如：泡状本体为椭圆形面的一部分，泡状本体的纵截面为椭圆弧。只要当流体以与开口朝向相同的方向流经泡状本体1的表面时，流体能在泡状本体1内产生负压腔即可，均在本发明的保护范围之内。
实施例二：
参阅图1、图2和图3，一种基于对旋流体负压泡的升力体，包括基体和实施例一所述的对旋流体负压泡，基体上设有基面，泡状本体1扣接在基体的基面上。
基体为平板2，每个对旋流体负压泡均设置在平板2的同一表面上；每个对旋流体负压泡的泡状本体1均扣接在平板2上且开口方向朝向相同。
对旋流体负压泡横向成行，纵向成列；且相邻两列的对旋流体负压泡均交错分布，相邻两行的对旋流体负压泡均交错分布。
除了本实施例所示的扇形的平板以外，基体还可以采用如图5所示的矩形或其他形状的平板；基体还可以采用弧面形板等一些能使对旋流体负压泡在其上下表面产生压力差的结构，例如：飞机的机翼、直升机的螺旋桨、船舶的螺旋桨、潜艇的螺旋桨和风扇的叶片等，均可以附加负压泡以提高性能。其均属于本发明的保护范围之内。
实施例三：
参阅图1、图2、图3和图4，一种基于对旋流体负压泡的风扇，包括转轴和沿着转轴外侧壁均匀分布的叶片3，叶片3为实施例二所述基于对旋流体负压泡的升力体。叶片3数量至少为两个。
与转轴垂直的面为垂面，平板2与垂面倾斜设置，平板2与垂面之间的夹角为15°-30°。
平板2的外端连接有环形围板5，环形围板5与转轴同轴，每个平板2均固定在环形围板5与转轴之间。
平板2之间穿设有环形隔板4，环形隔板与平板2固定连接，环形隔板4与转轴同轴。环形隔板4采用两个，环形隔板4的数量可以根据实际尺寸进行选择。
下面结合工作原理对本实施例做进一步的说明：
当风扇旋转时，气流流经平板2时，平板2上下表面没有速度差，不会在基板尾部产生扰流。气流流经对旋流体负压泡时，在开口处形成对旋气流，从而使对旋流体负压泡内产生真空。
风扇的叶片3采用上述升力体，由于没有了尾部扰流的作用，叶片3可以设置的较为密集，设置的叶片3更多；相对传统的风扇，本发明中的风扇最大风力增加了5-6倍。
除本实施例外，平板2与垂面之间的夹角，可以在0-90°的夹角内任意选择。
本发明中的升力板不仅可以用于风扇，也可以用在飞机的机翼上，飞机的螺旋桨上，也可以用在涡轮发电机的叶片上。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种对旋流体负压泡，其特征是：包括弧面形的泡状本体，泡状本体的一侧设有倾斜朝上设置且延伸到泡状本体底部的开口，开口在底面上的投影为弓形。
2.根据权利要求1所述的一种对旋流体负压泡，其特征是：泡状本体为空心球体的1/4。
3.根据权利要求1所述的一种对旋流体负压泡，其特征是：泡状本体形状满足以下公式：
<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>h</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>w</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>h</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，R为泡状本体纵截面的半径，h为泡状本体纵截面最高点到底面的距离，w为泡状本体纵截面两个端点之间的直线距离。
4.一种基于对旋流体负压泡的升力体，其特征是：包括基体和权利要求1至3任一所述的对旋流体负压泡，基体上设有基面，泡状本体扣接在基体的基面上。
5.根据权利要求4所述的一种基于对旋流体负压泡的升力体，其特征是：基体为平板，每个对旋流体负压泡均设置在平板的同一表面上；每个对旋流体负压泡的泡状本体均扣接在平板上且开口方向朝向相同。
6.根据权利要求5所述的一种基于对旋流体负压泡的升力体，其特征是：所述对旋流体负压泡横向成行，纵向成列；且相邻两列的对旋流体负压泡均交错分布，相邻两行的对旋流体负压泡均交错分布。
7.一种基于对旋流体负压泡的风扇，其特征是：包括转轴和沿着转轴外侧壁均匀分布的叶片，叶片为权利要求5或6所述基于对旋流体负压泡的升力体。
8.根据权利要求7所述的一种基于对旋流体负压泡的风扇，其特征是：与转轴垂直的面为垂面，平板与垂面倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的一种基于对旋流体负压泡的风扇，其特征是：平板的外端连接有环形围板，环形围板与转轴同轴，每个平板均固定在环形围板与转轴之间。
10.根据权利要求9所述的一种基于对旋流体负压泡的风扇，其特征是：所述平板之间穿设有环形隔板，环形隔板与平板固定连接，环形隔板与转轴同轴。
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