CN202048054U - 能降低介质阻力的表面结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种能降低介质阻力的表面结构，包括基底，其特征在于，所述的基底可为交通工具的外壳或者设在交通工具的外壳上的薄膜，所述的基底的表面分布有圆弧凹面。本实用新型的优点是能够有效地减少空气阻力，能达到既节约了时间又降低了能源消耗；便于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能降低介质阻力的表面结构，用在汽车、有轨列车、飞机、轮船等交通工具的表面。
背景技术
由于相对运动，汽车、有轨列车、飞机、轮船等交通工具在行驶时，空气和水对在行驶中的汽车、有轨列车、飞机、轮船等交通工具在其行进方向施以反向作用力，即我们所称的“空气阻力”，“水阻力”。它会随着速度的增加而增加，阻力的增加必然导致其消耗的能源增加。目前，在国家大力倡导节能减排这一国家战略下，在全球关于减少碳排放量，改变全球气候与环境的共识下，降低汽车、有轨列车、飞机、轮船等交通工具在行驶时所受的阻力，从而降低能耗减少碳排放量并能为使用者带来效率和经济效益。现以汽车为例，首先分析下汽车的压力阻力；根据阻力源的不同，压力阻力又分为：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力及诱导阻力。1.形状阻力：由车身形状的不同而产生的空气阻力（主要由作用在汽车前、后两面的压力差所至），其占空气阻力总额的58％； 2.干扰阻力：车身中局部突起部分（如：反光镜、车门把手等）产生的空气阻力，其占空气阻力总额的14％； 3.内循环阻力：发动机进、排气系统、冷却系、车身通风系统等所需要和产生的空气流流经车体内部所产生的阻力，其占空气阻力总额的12％； 4.诱导阻力：空气升力在水平方向的投影（主要由作用在车身上、下两面的压力差所至），其占空气阻力总额的7％。其次是速度与风阻的关系，根据空气阻力的公式：F=(1/2)CρSV2得知，其所遇到的阻力将按速度的平方规律增加，成为最主要的阻力，即当速度增加2倍时，风阻增加4倍，而消耗功率则增大8倍。根据测试，当一辆轿车以80公里时速前进时，有60%的油耗都是用来克服风阻的，而当时速超过200公里时，空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。那么如何降低空气阻力呢？研究表明，非常光滑的表面在气流和水流中并不是最佳选择。像鲨鱼那样有细微颗粒的皮肤实际上更有利于在水中滑行。同样，这样的皮肤应该比光滑的皮肤更符合空气动力学原理。优化的空气动力学对汽车的燃油经济性和排放管理有着直接的影响，据测算，风阻降低10%就可以减少2.5%以上的耗油量，因此，本实用新型技术通过合理的表面结构设计，将之应用在汽车、飞机和轮船等交通工具的外壳上，使其更符合空气动力学原理，比如在外壳上涂上“粗糙”的表层，从而达到减少阻力，节省燃料的目的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种交通工具的表面结构，其能降低介质阻力，节能减排。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种能降低介质阻力的表面结构，包括基底，其特征在于，所述的基底可为交通工具的外壳或者设在交通工具的外壳上的薄膜，所述的基底的表面分布有圆弧凹面。所述的交通工具可为汽车、有轨列车、飞机、轮船等。本实用新型将类似鲨鱼皮的结构用在交通工具的表面，可有效地降低介质阻力。
优选地，所述的基底的厚度a为0.16-1厘米，兼顾到表面结构的气动性能和质量的均衡性。
更优选地，所述的基底的厚度a为0.24厘米，使表面结构的质量、抗压强度和气动性能配比更优，在低速时质量的大小对能耗的影响比较大。
优选地，所述的圆弧凹面的表面圆半径b为1-3厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.1-0.2厘米，相邻两个圆弧凹面之间的距离d为0.1-0.3厘米，兼顾到气动性与噪音。
更优选地，所述的圆弧凹面的表面圆半径b为2厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.16厘米，相邻两个圆弧凹面之间的距离d为0.2厘米，可以获得更优异的气动性能与更低的噪音。
本实用新型的优点在于：能够有效地减少空气阻力，能达到即节约了时间又降低了能源消耗；便于实现。
附图说明
图1为能降低介质阻力的表面结构的俯视图；
图2为能降低介质阻力的表面结构的局部放大图；
图3为能降低介质阻力的表面结构的侧视图。
具体实施方式
下面以汽车为例，来具体说明本实用新型。
实施例1
如图1所示，为能降低介质阻力的表面结构的俯视图，图2为能降低介质阻力的表面结构的局部放大图，图3为其侧视图，所述的能降低介质阻力的表面结构包括基底1，所述的基底1为汽车的外壳（聚乙烯材料），所述的基底1的表面分布有圆弧凹面2。
所述的基底1的厚度a为0.16厘米。所述的圆弧凹面2的表面圆半径b为1厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.1厘米，相邻两个圆弧凹面2之间的距离d为0.1厘米。
准备两辆具有相同外形的汽车模型，其中一辆具有普通光滑表面，另一辆具有上述能降低介质阻力的表面结构(除去汽车模型的底部)，在相同测试环境和标准下进行风洞、水槽测试，经多影像对比分析，发现显示具有上述能降低介质阻力的表面结构的汽车模型的尾部涡流明显比光滑表面的汽车模型的尾部涡流更集中、更小。这种气动性能有效的降低汽车模型的前后压力差。得到更低的风阻系数，更符合空气动力学。
在实物测试中，先设定了一段长度3公里的直路，并标了起始与终止线。将具有上述能降低介质阻力的表面结构的车辆以100千米/小时的速度匀速通过该实验路段，测得油耗为油耗为9.7升/百公里，相同条件下比具有光滑表面的车辆每小时能降低10%的油耗。
实施例2
如图1所示，为能降低介质阻力的表面结构的俯视图，图2为能降低介质阻力的表面结构的局部放大图，图3为其侧视图，所述的能降低介质阻力的表面结构包括基底1，所述的基底1为汽车的外壳，所述的基底1的表面分布有圆弧凹面2。
所述的基底1的厚度a为1厘米。所述的圆弧凹面2的表面圆半径b为3厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.2厘米，相邻两个圆弧凹面2之间的距离d为0.3厘米。
准备两辆具有相同外形的汽车模型，其中一辆具有普通光滑表面，另一辆具有上述能降低介质阻力的表面结构(除去汽车模型的底部)，在相同测试环境和标准下进行风洞、水槽测试，经多影像对比分析，发现显示具有上述能降低介质阻力的表面结构的汽车模型的尾部涡流明显比光滑表面的汽车模型的尾部涡流更集中、更小。这种气动性能有效的降低汽车模型的前后压力差。得到更低的风阻系数，更符合空气动力学。
在实物测试中，先设定了一段长度3公里的直路，并标了起始与终止线。将具有上述能降低介质阻力的表面结构的车辆以100千米/小时的速度匀速通过该实验路段，测得油耗为油耗为9.7升/百公里，相同条件下比具有光滑表面的车辆每小时能降低10%的油耗。
实施例3
如图1所示，为能降低介质阻力的表面结构的俯视图，图2为能降低介质阻力的表面结构的局部放大图，图3为其侧视图，所述的能降低介质阻力的表面结构包括基底1，所述的基底1为粘结在汽车的外壳上的粘土薄膜，所述的基底1的表面分布有圆弧凹面2。
所述的基底1的厚度a为0.24厘米。所述的圆弧凹面2的表面圆半径b为2厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.16厘米，相邻两个圆弧凹面2之间的距离d为0.2厘米。
准备两辆具有相同外形的汽车模型，其中一辆覆盖粘土光滑表面层，另一辆具有上述能降低介质阻力的表面结构(除去汽车模型的底部)，在相同测试环境和标准下进行风洞、水槽测试，经多影像对比分析，发现显示具有上述能降低介质阻力的表面结构的汽车模型的尾部涡流明显比光滑表面的汽车模型的尾部涡流更集中、更小。这种气动性能有效的降低汽车模型的前后压力差。得到更低的风阻系数，更符合空气动力学。
在实物测试中，先设定了一段长度3公里的直路，并标了起始与终止线。将车辆以100千米/小时的速度匀速通过该实验路段，第一次实验车的外壳没有覆盖物，测得油耗为11升/百公里；第二次实验车的外壳覆盖粘土光滑表面层，测得油耗为11升/百公里；第三次实验车的外壳覆盖粘土并在粘土层的外表面挖出上述能降低介质阻力的表面结构，然后把挖出的粘土放在车上，测得油耗为9.7升/百公里。
Claims (5)
1.一种能降低介质阻力的表面结构，包括基底（1），其特征在于，所述的基底（1）为交通工具的外壳或者设在交通工具的外壳上的薄膜，所述的基底（1）的表面分布有圆弧凹面（2）。
2.如权利要求1所述的能降低介质阻力的表面结构，其特征在于，所述的基底（1）的厚度a为0.16-1厘米。
3.如权利要求1所述的能降低介质阻力的表面结构，其特征在于，所述的基底的厚度a为0.24厘米。
4.如权利要求1所述的能降低介质阻力的表面结构，其特征在于，所述的圆弧凹面（2）的表面圆半径b为1-3厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.1-0.2厘米，相邻两个圆弧凹面（2）之间的距离d为0.1-0.3厘米。
5.如权利要求1所述的能降低介质阻力的表面结构，其特征在于，所述的圆弧凹面（2）的表面圆半径b为2厘米，表面圆与圆弧面底之间的距离c为0.16厘米，相邻两个圆弧凹面（2）之间的距离d为0.2厘米。
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| CN2011200484196U CN202048054U (zh) | 2011-02-27 | 2011-02-27 | 能降低介质阻力的表面结构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102108996A (zh) * | 2011-02-27 | 2011-06-29 | 上海捷宁机械制造有限公司 | 一种能降低介质阻力的表面结构 |
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