CN212113273U - 一种减阻电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种减阻电缆，包括电缆，该电缆的外表面上设置有多个增加电缆的外表面粗造度的凹坑。本实用新型的减阻电缆风阻系数小，能有效降低物体阻力，适用于长距离输电电缆或系留无人机系留缆绳所处的复杂流场环境。
Description
技术领域
本实用新型属于电缆技术领域，具体涉及一种减阻电缆。
背景技术
现有电缆外形多为光滑圆柱，其风阻系数较大，长距离输电电缆或系留无人机系留缆绳所处流场环境较复杂时，缆绳风阻大导致需求缆绳的强度大，电缆重量、体积等随之变大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种减阻电缆，该减阻电缆风阻系数小，能有效降低物体阻力，适用于长距离输电电缆或系留无人机系留缆绳所处的复杂流场环境。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：
一种减阻电缆，包括电缆，所述电缆的外表面上设置有多个增加电缆的外表面粗造度的凹坑。
本实用新型在光滑圆柱电缆的表面上开设多个凹坑，增加了电缆表面粗糙度，当空气流经凹坑的表面时，会在凹坑内形成反向旋转的旋涡，使得凹坑内部空气与外部空气由开始的“气-壁”接触转变为“气-气”接触，形成涡垫效应，起到类似于滚动轴承的作用，从而将部分滑动摩擦力变为滚动阻力；同时，由于凹坑状非光滑单元的存在，使得凹坑面粘性底层总体厚度变大，速度梯度减小，最终使粘性摩擦阻力减小，从而降低来流阻力，达到减阻的目的。
进一步的，所述凹坑为圆柱凹坑。
进一步的，所述多个凹坑沿周向均匀分布。
进一步的，所述多个凹坑沿轴向均匀分布。
进一步的，所述多个凹坑沿轴向均匀分布，且所述多个凹坑沿周向均匀分布。
进一步的，相邻两个凹坑的轴向间距和周向间距相同。
进一步的，所述多个凹坑呈均匀分布。
进一步的，所述多个凹坑呈棱形分布。
本实用新型的技术效果：
本实用新型在光滑圆柱电缆的表面上开设多个凹坑，增加了电缆表面粗糙度，当空气流经凹坑的表面时，会在凹坑内形成反向旋转的旋涡，使得凹坑内部空气与外部空气由开始的“气-壁”接触转变为“气-气”接触，形成涡垫效应，起到类似于滚动轴承的作用，从而将部分滑动摩擦力变为滚动阻力；同时，由于凹坑状非光滑单元的存在，使得凹坑面粘性底层总体厚度变大，速度梯度减小，最终使粘性摩擦阻力减小，从而降低来流阻力，达到减阻的目的。
附图说明
图1为本实用新型的减阻电缆立体示意图；
图2为本实用新型的减阻电缆设计原理示意图；
图3为本实用新型的减阻电缆主视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为图3的B-B剖视图；
图6为图3的C-C剖视图；
图7为凹坑沿轴向的分布视图；
图8为凹坑沿周向的分布视图；
图9a和9b分别为普通电缆和减阻电缆的压力云分布示意图；
图10a和10b分别为普通电缆和减阻电缆的速度云分布示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作出详细说明。
本实施例的设计原理：受高尔夫球表面凹坑启示，低雷诺数条件下，光滑物体(圆、柱或球)阻力并非最小，而是具有一定表面粗糙度的物体阻力更小。在对称来流中，不考虑气动升力，物体的阻力主要由两部分构成：压差阻力和摩擦阻力。压差阻力取决于气流分离位置，气流分离位置越靠前，压差阻力越大；摩擦阻力取决于雷诺数和物体表面粗糙度，雷诺数越低，表面越粗糙，摩擦阻力越大。低雷诺数下，空气表现出很强的粘性效应，易形成层流边界层。对于光滑物体而言，边界层处于层流状态，摩擦阻力较小；但层流边界层所含动能较低，抵抗气动逆压梯度能力较差，往往在物体最大厚度点前就会出现气流分离，分离点位置靠前，物体压差阻力较大。若提高物体表面粗糙度，物体表面边界层将会在很短的距离内由层流转捩为湍流，虽然湍流边界层摩擦阻力更大，但所含动能更高，抵抗气动逆压梯度能力更强，在越过物体最大厚度处仍能继续前进，在物体后部才会出现气流分离，分离点位置大幅延迟，物体压差阻力更小。在低雷诺数下，由于物体表面粗糙度引起的压差阻力降幅比其所引起的摩擦阻力增幅更大，因此能有效降低物体阻力，其原理参考图2。
基于上述原理，本实施例给出了一种减阻电缆，包括电缆1，其结构参考图1、3、4、5、6、7和8，该电缆1的外表面上设置有多个增加电缆的外表面粗造度的凹坑2，本实施例的电缆1为光滑圆柱电缆。
本实施例的凹坑2为圆柱凹坑，或者多个凹坑2均匀分布在电缆1的外表面，如沿周向均匀分布、沿轴向均匀分布、棱形分布以及沿轴向均匀分布，且沿周向均匀分布，均可以进一步保证电缆的减阻效果，尤其是多个凹坑2呈棱形分布，其减阻效果最佳。同时，相邻两个凹坑2的轴向间距和周向间距相同，易于加工成型。
下面给出普通电缆和本实施例的减阻电缆的流场对比：
减阻电缆的结构：凹坑呈菱形分布；圆柱直径为10mm，凹坑深度为0.15mm，凹坑沿轴向之间的距离为1.6mm，凹坑直径为1mm。凹坑沿周向均匀分布且数量为10，沿周向相邻凹坑之间的弧长对应的角度为36°，沿轴向相邻凹坑在同一剖面的投影之间的弧长对应的角度为18°，其电缆的结构参考图3～8，仿真流场参考图9a和9b以及图10a和10b。
通过仿真计算，当空气流速为20m/s时，普通电缆阻力系数为1.39333，减租电缆模型阻力系数为0.87504，电缆相对于普通电缆的阻力减小了37.20％。由以上计算结果可以得出，本实施例的可有效降低低雷诺数来流下的电缆风阻。
本实施例在光滑圆柱电缆的表面上开设多个凹坑，增加了电缆表面粗糙度，当空气流经凹坑的表面时，会在凹坑内形成反向旋转的旋涡，使得凹坑内部空气与外部空气由开始的“气-壁”接触转变为“气-气”接触，形成涡垫效应，起到类似于滚动轴承的作用，从而将部分滑动摩擦力变为滚动阻力；同时，由于凹坑状非光滑单元的存在，使得凹坑面粘性底层总体厚度变大，速度梯度减小，最终使粘性摩擦阻力减小，从而降低来流阻力，达到减阻的目的。
以上实施方式仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种减阻电缆，包括电缆，其特征在于，所述电缆的外表面上设置有多个增加电缆的外表面粗造度的凹坑。
2.根据权利要求1所述的减阻电缆，其特征在于，所述凹坑为圆柱凹坑。
3.根据权利要求2所述的减阻电缆，其特征在于，所述多个凹坑沿周向均匀分布。
4.根据权利要求2所述的减阻电缆，其特征在于，所述多个凹坑沿轴向均匀分布。
5.根据权利要求2所述的减阻电缆，其特征在于，所述多个凹坑沿轴向均匀分布，且所述多个凹坑沿周向均匀分布。
6.根据权利要求5所述的减阻电缆，其特征在于，相邻两个凹坑的轴向间距和周向间距相同。
7.根据权利要求2所述的减阻电缆，其特征在于，所述多个凹坑呈均匀分布。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的减阻电缆，其特征在于，所述多个凹坑呈棱形分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020773315.0U CN212113273U (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种减阻电缆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020773315.0U CN212113273U (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种减阻电缆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212113273U true CN212113273U (zh) | 2020-12-08 |
Family
ID=73617356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020773315.0U Active CN212113273U (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种减阻电缆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212113273U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113788151A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-14 | 厦门大学 | 一种基于宏观孔隙结构的高超声速进气道强制转捩方法 |
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2020
- 2020-05-12 CN CN202020773315.0U patent/CN212113273U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113788151A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-14 | 厦门大学 | 一种基于宏观孔隙结构的高超声速进气道强制转捩方法 |
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