CN201300962Y - 流体中运动物体减阻装置 - Google Patents

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Abstract

流体中运动物体减阻装置由前缘高压区壁面处开设的多个孔口、通道、叶片式增压装置组成，通道之间可以是并联或汇合的形式。通道的前端开口与前缘高压区的多个孔口相通，通道另一端开口与运动物体外的流体相通。叶片式增压装置出口与通道连接，叶片式增压装置可以设置在通道内或外。通道的另一端开口为流体出口，与运动物体的尾流场相通，或与运动物体物面边界层分离点附近流体相通，或与前缘高压区以外的其它区域流体相通，例如与舰船底部流体高压区流体相通。具有降低流体作用于运动物体上阻力的作用，对于非流线型物体还能降低振动以及减小尾流区域，适用于在流体中运动的物体和于流场中的静止物体的减阻。

Description

流体中运动物体减阻装置
技术领域
本实用新型涉及一种流体中运动物体的减阻装置，特别是涉及舰艇、船舶等水面上运动物体的减阻装置。
背景技术
减少流体中运动物体的阻力有许多不同方法，例如边界层控制减阻、聚合物溶液减阻、微气泡减阻；设计优良的船型以减少形状阻力和兴波阻力；附体减阻如在舰船艏部增加球鼻艏来减少兴波阻力，在螺旋桨外围增加导管以提高桨的效率同时导管本身还可增加推力等等。
流体中运动物体在流体中运动时，前缘存在高压区域，例如舰船首部存在高压区，特别是首部采用球鼻艏后高压区域将扩大，也即存在高压的受力面积将增大，从而导致形状阻力增加。又如，潜望镜桅杆截面形状多为钝体例如圆形。潜望状态时，粘性阻力与兴波阻力的共同作用将使桅杆根部承受很大的力矩，这一力矩有时具有破坏性。边界层分离形成的卡门涡街导致桅杆振动，以及长距离的尾流场是潜艇隐身的难题之一。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：
提供一种能够降低流体中运动物体或流场中的静止物体前缘高压区的压力，改变边界层分离点的位置，以达到减阻、减振目的的装置。
本实用新型所采用的技术方案是：由前缘高压区壁面处开设的多个孔口、通道、叶片式增压装置组成，通道之间可以是并联或汇合的形式；通道的前端开口与前缘高压区的多个孔口相通；通道另一端开口与运动物体外的流体相通；叶片式增压装置出口与通道连接。
通道内可以有一个或多个叶片式增压装置，叶片式增压装置也可以放置在通道外，其出口与上述通道连接。这些通道两端为开口，其前端开口为流体进口，与流体中运动物体的前缘高压区相通，来流可以由此处进入通道内；通道的另一端开口为流体出口，与运动物体的尾流场相通，或与运动物体物面边界层分离点附近流体相通，或与前缘高压区以外的其它区域流体相通，例如与舰船底部流体高压区流体相通。
这些通道出口与运动物体特别是非流线型物体物面边界层分离点附近流体相通以改变分离点的位置达到减阻、减振效果，同时还可改变运动物体的尾流场，例如改变潜望镜桅杆的尾迹形状从而达到隐身目的。通道的截面形状可以是圆形，矩形或任意形状。叶片式增压装置，可以是微型轴流泵，其出口与上述通道连接以改变来自前缘高压区流体的压力，从而使这部分流体能顺利流出通道的出口到达运动物体外部。整个装置除通道进口和出口与运动物体外部流体相通外，其余部分均在流体中运动物体内部。通道以及增压装置固定在流体中运动物体内部，其固结方式应与运动物体内部壁面、筋骨结构以及其它装置的整体要求相适应。
本实用新型具有降低流体作用于运动物体上阻力的作用，对于非流线型物体还能降低振动以及减小尾流区域，既适用于在流体中运动的物体，也适用于流场中的静止物体。
附图说明
图1为本实用新型实施方式一的结构示意图。
图2为本实用新型实施方式二的结构示意图。
图3为本实用新型实施方式三的结构示意图。
图中：1-船体，2-前缘高压区，3-通道，4-来流方向，5-尾流场，6-叶片式增压器，8-球鼻艏，9-底部流体高压区，10-首部腔室，11-雾化器，12-后部腔室出口，13-前缘高压区壁面上多个孔口，14-后部腔室，15-非流线型运动物体横截面形状，16-通道出口，17-物面边界层分离点。
具体实施方式
实施方式一
如图1所示，通道3的前端开口与首部腔室10相通，首部腔室10的进口为舰船前缘高压区2(例如球鼻艏壁面附近处)的多个孔口13，来流可以由此处进入首部腔室10再经腔室出口进入通道3内；通道3另一端开口与后部腔室14连接，后部腔室14内装有雾化器11将液体雾化，后部腔室出口12位于舰船底部流体高压区9附近。来自舰船前缘高压区2的流体经首部腔室10、通道3、再经后部腔室14雾化后喷出船体1外。通道3外装有叶片式增压装置，其出口与通道3连接。
实施方式二
如图2所示，通道3前端开口与与首部腔室10相通，首部腔室10的进口为舰船前缘高压区2(例如球鼻艏壁面附近处)的多个孔口13，来流可以由此处进入首部腔室10再经腔室出口进入通道3内；通道3另一端开口与后部腔室14连接，后部腔室14内装有雾化器11将液体雾化，后部腔室出口12位于舰船底部流体高压区9附近。来自舰船前缘高压区2的流体经首部腔室10、通道3、再经后部腔室14雾化后喷出船体1外。通道3内装有叶片式增压装置，其出口与通道3连接。
实施方式三
通道3之间为并联形式；通道3前端为流体进口，与非流线型运动物体前缘高压区2壁面处开设的多个孔口13相通(例如潜望镜桅杆前缘高压区壁面处开设的多个孔口相通)，来流可以由此处进入通道3内；通道3的另一端开口为通道出口16，与非流线型运动物体物面边界层分离点17附近流体相通，来自运动物体前缘高压区2的流体经通道出口16流出非流线型运动物体外。通道3内装有叶片式增压装置，有利于来自前缘高压区2的流体能顺利流出通道3以改变物面边界层分离点17的位置。

Claims (8)

1、一种流体中运动物体减阻装置，其特征在于：由前缘高压区壁面处开设的多个孔口(13)、通道(3)、叶片式增压装置(6)组成，通道(3)之间可以是并联或汇合的形式；通道(3)的前端开口与前缘高压区的多个孔口(13)相通；通道(3)另一端开口与运动物体外的流体相通；叶片式增压装置(6)出口与通道(3)连接。
2、根据权利要求1所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的叶片式增压装置(6)设在通道(3)内。
3、根据权利要求1所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的叶片式增压装置(6)设在通道(3)外。
4、根据权利要求1或2所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的通道(3)的前端开口与首部腔室(10)相通，首部腔室(10)的进口与前缘高压区的多个孔口(13)相通；通道(3)另一端开口与后部腔室(14)连接。
5、根据权利要求4所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的后部腔室(14)内装有雾化器(11)。
6、根据权利要求5所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的后部腔室出口(12)位于底部流体高压区(9)附近。
7、根据权利要求5所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的后部腔室出口(12)与运动物体的尾流场相通。
8、根据权利要求1所述的流体中运动物体减阻装置，其特征在于：所述的通道(3)另一端开口通道出口(16)与与非流线型运动物体物面边界层分离点(17)附近流体相通。
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