CN108339676A - 一种复合仿生表面射流喷嘴 - Google Patents

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袁晓明
王储
邹易达
罗成
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Yanshan University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means

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  • Catching Or Destruction (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

一种复合仿生表面射流喷嘴，其主要是：截锥形收缩段和圆管形出口段内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面两种仿生表面组成的复合仿生表面，所述鲨鱼皮减阻表面为矩形凸起，若干相同的矩形凸起长边相邻，且沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生鲨鱼皮减阻凸环；所述仿生超疏水表面为圆形凸起，其凸起高度与仿生鲨鱼皮减阻凸起高度相同，与仿生鲨鱼皮减阻凸环数量相同的若干相同的圆形凸起也沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生超疏水凸环，仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环依次间隔布设在射流喷嘴截锥段内表面。本发明能够有效减小射流时液体的阻力，使得液体稳定射流，增加了射流的距离，且起到节能的效果。

Description

一种复合仿生表面射流喷嘴
技术领域
本发明涉及一种射流喷嘴。
背景技术
仿生表面减阻是众多减阻方法中较为有效的减阻方式,国内外目前研究最多的是仿生鲨鱼皮表面和仿生超疏水表面。基于仿生表面技术，设计了应用于不同领域的仿生表面，例如，公开号为CN102714951A的中国专利公开的农业机械触土部件耦合仿生表面、公开号为CN106092505A的中国专利公开的一种基于仿生射流的减阻表面，以及公开号为CN203840742U的中国专利公开的一种水田船式机械仿生表面减阻结构。上述仿生表面的应用均为单一的一种仿生结构，能够具有一定的减阻作用，但是减阻效果有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效地减小射流喷嘴喷出液体的阻力，射流稳定性较好的复合仿生表面射流喷嘴。本发明在射流喷嘴内表面设有由仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面组成的复合仿生表面。
本发明的技术方案具体如下：一种复合仿生表面射流喷嘴为异型管，其分为三段，即入口段、收缩段及出口段，所述入口段为等径圆管，其表面(内壁或外壁)设有用于连接外部管道的螺纹，该入口段非自由端与收缩段截锥形圆管大口径一端相连，该截锥形圆管内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面两种仿生表面组成的复合仿生表面，仿生鲨鱼皮减阻表面即通过对鲨鱼鳞盾沟槽模型进行放大和简化而制造的仿生鲨鱼皮结构表面，仿生超疏水表面即通过对植物疏水表面放大和简化而制造的超疏水结构表面，所述鲨鱼皮减阻表面为矩形凸起，长与宽的比例为2.5，凸起的高度均相等，但不能超过所在面最小直径的0.025倍。最好周边与内壁圆滑过渡，若干相同的矩形凸起长边相邻，且沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生鲨鱼皮减阻凸环。所述仿生超疏水表面为圆形凸起，其凸起高度与仿生鲨鱼皮减阻凸起高度相同，最好周边与内壁圆滑过渡，与仿生鲨鱼皮减阻凸环数量相同的若干相同的圆形凸起也沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生超疏水凸环。仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环依次间隔布设在射流喷嘴截锥段内表面，最好仿生鲨鱼皮减阻凸环上的各矩形凸起短边的连线分别和与其相邻的仿生超疏水凸起的切线重合。从截锥段大口径到小口径设若干周仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环，由于每周的数量相同，于是组成各凸环的凸起尺寸逐渐缩小。最好，若干周仿生超疏水凸环中的圆形凸起中心的连线与所在段母线平行并且该连线与两矩形凸起的间隙对应。收缩段小口径一端与出口段一端相连，该出口段为等径的圆管，表面(内壁或外壁)设有螺纹，其内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面两种仿生表面组成的复合仿生表面，其仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面结构及分布方式均与收缩段相同，只是由于内径相同，组成各凸环的凸起尺寸均相同。
本发明与现有技术相比具有如下优点：通过设计两种仿生表面相结合的射流喷嘴能够有效减小射流时液体的阻力，使得液体稳定射流，增加了射流的距离，且起到节能的效果。
附图说明
图1为本发明主视剖面示意简图。
图2为本发明三维结构示意简图。
图中：1、进口段，2、收缩段，3、出口段，4、仿生鲨鱼皮减阻表面，5、仿生超疏水表面，6、出口段外螺纹，7、入口段内螺纹。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：
在图1和图2所示的复合仿生表面射流喷嘴的示意简图中，其分为三段，即入口段1、收缩段2及出口段3，所述入口段为等径圆管，其内表面设有螺纹7，该入口段非自由端与收缩段截锥形圆管大口径一端相连，该截锥形圆管内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面4和仿生超疏水表面5两种仿生表面组成的复合仿生表面，所述鲨鱼皮减阻表面为矩形凸起，长与宽的比例为2.5，凸起的高度均相等，但不能超过所在面最小直径的0.025倍，周边与内壁圆滑过渡，若干相同的矩形凸起长边相邻且沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生鲨鱼皮减阻凸环，所述仿生超疏水表面为圆形凸起，其凸起高度与仿生鲨鱼皮减阻凸起高度相同，周边与内壁圆滑过渡，与仿生鲨鱼皮减阻凸环数量相同的若干相同的圆形凸起也沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生超疏水凸环，仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环依次间隔布设在射流喷嘴截锥段内表面，仿生鲨鱼皮减阻凸环上的各矩形凸起短边的连线分别和与其相邻的仿生超疏水凸起的切线重合。从截锥段大口径到小口径设若干周仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环，由于每周的数量相同，于是组成各凸环的凸起尺寸逐渐缩小。四周仿生超疏水凸环中的圆形凸起中心的连线与母线平行并且该连线与两矩形凸起的间隙对应。收缩段小口径一端与出口段一端相连，该出口段为等径的圆管，外表面设有外螺纹6，其内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面两种仿生表面组成的复合仿生表面。所述鲨鱼皮减阻表面为矩形凸起，长与宽的比例为2.5，凸起的高度均相等，但不能超过所在面最小直径的0.025倍，周边与内壁圆滑过渡，若干相同的矩形凸起长边相邻且沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生鲨鱼皮减阻凸环，所述仿生超疏水表面为圆形凸起，其凸起高度与仿生鲨鱼皮减阻凸起高度相同，周边与内壁圆滑过渡，与仿生鲨鱼皮减阻凸环数量相同的若干相同的圆形凸起也沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生超疏水凸环。仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环依次间隔布设在射流喷嘴截锥段内表面，仿生鲨鱼皮减阻凸环上的各矩形凸起短边的连线分别和与其相邻的仿生超疏水凸起的切线重合。从与截锥段相连的一端到自由端，由于内径相同，于是组成各凸环的凸起尺寸均相同。七周仿生超疏水凸环中的圆形凸起中心的连线与母线平行并且该连线与两矩形凸起的间隙对应。

Claims (6)

1.一种复合仿生表面射流喷嘴，其特征在于：其分为三段，即入口段、收缩段及出口段，所述入口段为等径圆管，其表面设有用于连接外部管道的螺纹，该入口段非自由端与收缩段截锥形圆管大口径一端相连，该截锥形圆管内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面两种仿生表面组成的复合仿生表面，所述鲨鱼皮减阻表面为矩形凸起，若干相同的矩形凸起长边相邻，且沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生鲨鱼皮减阻凸环；所述仿生超疏水表面为圆形凸起，其凸起高度与仿生鲨鱼皮减阻凸起高度相同，与仿生鲨鱼皮减阻凸环数量相同的若干相同的圆形凸起也沿射流喷嘴内表面周向分布，形成一个间断形仿生超疏水凸环，仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环依次间隔布设在射流喷嘴截锥段内表面，从截锥段大口径到小口径设若干周仿生鲨鱼皮减阻凸环与仿生超疏水凸环，由于每周的数量相同，于是组成各凸环的凸起尺寸逐渐缩小，收缩段小口径一端与出口段一端相连，该出口段为等径的圆管，表面设有螺纹，其内壁为仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面两种仿生表面组成的复合仿生表面，其仿生鲨鱼皮减阻表面和仿生超疏水表面结构及分布方式均与收缩段相同，只是由于内径相同，组成各凸环的凸起尺寸均相同。
2.根据权利要求1所述的复合仿生表面射流喷嘴，其特征在于：仿生鲨鱼皮减阻表面即通过对鲨鱼鳞盾沟槽模型进行放大和简化而制造的仿生鲨鱼皮结构表面，仿生超疏水表面即通过对植物疏水表面放大和简化而制造的超疏水结构表面。
3.根据权利要求2所述的复合仿生表面射流喷嘴，其特征在于：鲨鱼皮减阻表面矩形凸起长与宽的比例为2.5，凸起的高度均相等，但不能超过所在面最小直径的0.025倍。
4.根据权利要求3所述的复合仿生表面射流喷嘴，其特征在于：仿生鲨鱼皮减阻表面矩形凸起周边与内壁圆滑过渡，仿生超疏水表面圆形凸起周边与内壁圆滑过渡。
5.根据权利要求4所述的复合仿生表面射流喷嘴，其特征在于：仿生鲨鱼皮减阻凸环上的各矩形凸起短边的连线分别和与其相邻的仿生超疏水凸起的切线重合。
6.根据权利要求5所述的复合仿生表面射流喷嘴，其特征在于：若干周仿生超疏水凸环中的圆形凸起中心的连线与所在段母线平行并且该连线与两矩形凸起的间隙对应。
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