CN206233908U - 一种新型的仿生极地热水钻喷嘴 - Google Patents
一种新型的仿生极地热水钻喷嘴 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种新型的仿生极地热水钻喷嘴，是在喷嘴进口和出口之间的内流道中设有数级变径，喷嘴内流道的表面均匀开设有数道环槽。环槽尺寸为切深2mm，宽度1mm，间距2.5mm，均匀分布在内流道表面。有益效果：结构设计简单、减阻效果优良、能有效改善喷嘴内部流体特性、提高热水钻喷嘴工作效率，从而极大地提高热水钻的融冰效率和钻进速度，在我国的极地考察和极地研究领域具有很高的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热水钻喷嘴，特别涉及一种新型的仿生极地热水钻喷嘴。
背景技术
当前，极地和大洋分别以其全球冷源和广袤性，在全球气候系统中扮演着极其重要的角色。冰架是连接大洋和极地冰盖的纽带，对两个系统均有重要的影响。冰架-海洋相互作用研究成为全球变化研究的热点问题。热水钻探技术是研究冰架-海洋相互作用的前提和基础，热水钻喷嘴能够实现高压热水的喷射，是钻进系统的核心组件，也是整个钻进系统的关键，是极地热水钻探技术中重要模块之一。
非光滑表面这一形态特征普遍存在于自然界生物当中，动植物在经过优胜劣汰的漫长进化过程之后，为了适应生存环境和延续生命而逐步形成的。仿生非光滑表面减阻法是基于仿生学原理，通过改变物体表面的形态特征，以期改变流体在附壁区流动过程中的运动学与动力学的特性，降低湍动能的损耗，从而达到降低流体阻力的目的。
发明内容
本实用新型的目的是为了达到在极地热水钻探中降低流体阻力，从而保证极地热水钻探顺利进行并提高效率，而提供的一种新型的仿生极地热水钻喷嘴。
本实用新型提供的新型的仿生极地热水钻喷嘴是在喷嘴进口和出口之间的内流道中设有数级变径，喷嘴内流道的表面均匀开设有数道环槽。
环槽尺寸为切深2mm，宽度1mm，间距2.5mm，均匀分布在内流道表面。
本实用新型的工作原理：
本实用新型的主要理论依据为目前众多学者所公认的仿生非光滑表面减阻的机理“第二涡群”理论，该理论认为由于反向旋转的流向涡和环槽顶部之间的相互作用生成了小的二次涡，它的出现削弱了与低速带条相关联的流向涡的作用，使得低速流体能够保留于环槽内，正是由于环槽的存在制约了流向涡展向的运动，进而使得壁面猝发变弱，最终致使壁面的摩阻力降低。基于前述理论在喷嘴内流道的内表面上加工数个类似鲨鱼表皮盾鳞结构的环槽，热水经喷嘴进口进入喷嘴内部，流经内流道及其表面的环槽，由于环槽形成的涡垫效应达到减阻效果，途经数个变径区增压，最后通过喷嘴出口高压高速流出。
本实用新型的有益效果：
结构设计简单、减阻效果优良、能有效改善喷嘴内部流体特性、提高热水钻喷嘴工作效率，从而极大地提高热水钻的融冰效率和钻进速度，在我国的极地考察和极地研究领域具有很高的应用价值。
附图说明
图1为本实用新型整体结构断面示意图。
1、进口 2、出口 3、内流道 4、环槽。
具体实施方式
请参阅图1所示：
本实用新型提供的新型的仿生极地热水钻喷嘴是在喷嘴进口1和出口2之间的内流道3中设有数级变径，喷嘴内流道3的表面均匀开设有数道环槽4。
环槽4尺寸为切深2mm，宽度1mm，间距2.5mm，均匀分布在内流道表面。
本实用新型的工作原理：
本实用新型的主要理论依据为目前众多学者所公认的仿生非光滑表面减阻的机理“第二涡群”理论，该理论认为由于反向旋转的流向涡和环槽4顶部之间的相互作用生成了小的二次涡，它的出现削弱了与低速带条相关联的流向涡的作用，使得低速流体能够保留于环槽4内，正是由于环槽4的存在制约了流向涡展向的运动，进而使得壁面猝发变弱，最终致使壁面的摩阻力降低。基于前述理论在喷嘴内流道3的内表面上加工数个类似鲨鱼表皮盾鳞结构的环槽4，热水经喷嘴进口1进入喷嘴内部，流经内流道3及其表面的环槽4，由于环槽4形成的涡垫效应达到减阻效果，途经数个变径区增压，最后通过喷嘴出口2高压高速流出。
Claims (1)
1.一种新型的仿生极地热水钻喷嘴，其特征在于：是在喷嘴进口和出口之间的内流道中设有数级变径，喷嘴内流道的表面均匀开设有数道环槽，环槽尺寸为切深2mm，宽度1mm，间距2.5mm，均匀分布在内流道表面。
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| CN201621142123.XU CN206233908U (zh) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 一种新型的仿生极地热水钻喷嘴 |
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Publications (1)
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| CN206233908U true CN206233908U (zh) | 2017-06-09 |
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ID=58982653
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| CN201621142123.XU Expired - Fee Related CN206233908U (zh) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | 一种新型的仿生极地热水钻喷嘴 |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108119153A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-06-05 | 中交第公路工程局有限公司 | 带分段变径驱动结构的盾构注浆输送系统 |
| CN108339676A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-07-31 | 燕山大学 | 一种复合仿生表面射流喷嘴 |
| CN111071272A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-28 | 同济大学 | 一种底部后端设置凹坑的排障器及其应用 |
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2016
- 2016-10-21 CN CN201621142123.XU patent/CN206233908U/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170609 Termination date: 20171021 |