DE102011079903A1

DE102011079903A1 - Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands eines Körpers in einem Fluid

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Publication number: DE102011079903A1
Application number: DE102011079903A
Authority: DE
Inventors: Marco Feusi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Körper (10) mit zumindest einer von einem Fluid (30) überströmbaren Oberfläche (12) mit einem globalen, eine Hauptströmungsrichtung (14) über die Oberfläche (12) definierenden Verlauf. Die Oberfläche (12) weist dabei zumindest teilweise eine Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands des Körpers (10) auf, wobei die Struktur zumindest eine mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehene erste Ausnehmung (16.2...16.3) zur Induktion eines ersten Fluidwirbels (26.2...26.3) aufweist. Der Körper ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur zumindest einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung in Richtung der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) geneigten und der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) in der Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Einleitungsabschnitt (18.2...18.3) zum Einleiten eines Fluidstroms (24) in die erste Ausnehmung (16.2...16.3) aufweist. Durch die Struktur ist dabei ein Fluidwirbel (26.2...26.3) innerhalb der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) lokalisierbar. Die Struktur ist ferner entlang der Oberfläche der zumindest einen ersten Ausnehmung (16.1...16.3) mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) zur Induktion eines zweiten Fluidwirbels (34.1...34.7) versehen, so dass ein zweiter Fluidwirbel (34.1...34.7) innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) lokalisierbar ist.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft einen Körper mit zumindest einer von einem Fluid überströmbaren Oberfläche mit einem globalen, eine Hauptströmungsrichtung über die Oberfläche definierenden Verlauf, wobei die Oberfläche zumindest teilweise eine Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands des Körpers aufweist, wobei die Struktur zumindest eine mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehene Ausnehmung zur Induktion eines Fluidwirbels aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Folie mit einer entsprechenden Oberflächenstruktur.
Stand der Technik:
Im Flugzeugbau, aber beispielsweise auch im Schiffsbau oder bei der Konstruktion von Hochgeschwindigkeitszügen und Kraftfahrzeugen ist es von großer Bedeutung, eine möglichst widerstandsarme Form und auch eine möglichst widerstandsarme Oberfläche zu erhalten. Die Vorteile eines Flugzeugs, Schiffs oder Fahrzeugs mit guten Strömungseigenschaften, also niedrigem Strömungswiderstand, liegen einerseits in niedrigem Energiebedarf und damit Treibstoffverbrauch, andererseits können bei gleicher Antriebsleistung höhere Geschwindigkeiten erreicht werden. Insgesamt bewegt sich ein Körper mit niedrigem Strömungswiderstand also effizienter durch ein Fluid wie z. B. Luft oder Wasser, was bei hohen Energiekosten besonders wichtig ist.
In der US 2,899,150 wird ein Flugzeugflügel beschrieben, der eine geringe Oberflächenreibung in Luft hat. Dabei werden kreisrunde Ausnehmungen in Rillenform über die Oberfläche des Flügels und quer zur Flug- und Strömungsrichtung vorgesehen. In den Ausnehmungen entstehen dabei Luftwirbel, die zur Reduktion des Strömungswiderstands des Flügels beitragen.
In der US 6,363,972 wird dieser Gedanke weiter verfolgt und verschiedene Formen von Ausnehmungen in der Oberfläche eines Körpers vorgesehen, der von Luft überströmt wird.
Beide Strukturen haben jedoch den Nachteil eines noch unbefriedigend hohen Strömungswiderstands.
Insbesondere im Fall von strahlgetriebenen Luftfahrzeugen trägt der Strömungswiderstand im Inneren jedes Strahltriebwerks zum gesamten Strömungswiderstand des Luftfahrzeugs in besonderem Maße bei. Der Luftstrom im Inneren des Triebwerks wird teilweise auf Überschallgeschwindigkeit gebracht oder hat bereits, im Fall eines Überschallflugzustands, Überschallgeschwindigkeit. Hierbei können besondere, teilweise noch nicht verstandene Effekte der Hydrodynamik mit eintreten, die herkömmliche Strukturen zur Verringerung des Strömungswiderstands einer überströmten Oberfläche, wie die oben Genannten, weniger wirksam machen.
Darstellung der Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, den Strömungswiderstand eines Körpers in einem Fluid weiter zu verringern. Ferner besteht die Aufgabe darin, auch für Strömungszustände mit Geschwindigkeiten oberhalb der Schallgeschwindigkeit eine wirksame Verringerung des Strömungswiderstands des Körpers herbeizuführen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1, 18 und 19 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen werden durch die Unteransprüche gegeben. Gegenstand der Erfindung ist ein Körper mit zumindest einer von einem Fluid überströmbaren Oberfläche mit einem globalen, eine Hauptströmungsrichtung über die Oberfläche definierenden Verlauf, wobei die Oberfläche zumindest teilweise eine Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands des Körpers aufweist. Dabei weist die Struktur zumindest eine mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehene erste Ausnehmung zur Induktion eines Fluidwirbels auf. Die Struktur weist zumindest einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung in Richtung der ersten Ausnehmung geneigten und der ersten Ausnehmung in der Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Einleitungsabschnitt zum Einleiten eines Fluidstroms in die erste Ausnehmung auf. Dabei ist durch die Struktur ein Fluidwirbel innerhalb der ersten Ausnehmung induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung lokalisierbar. Die Struktur ist ferner entlang der Oberfläche der zumindest einen ersten Ausnehmung mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen zweiten Ausnehmung zur Induktion eines zweiten Fluidwirbels versehen. Die Struktur weist dabei ferner einen gegenüber der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels in die zweite Ausnehmung geneigten und der zweiten Ausnehmung in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels vorgelagerten Einleitungsabschnitt zum Einleiten eines Fluidstroms in die zweite Ausnehmung auf, wobei die Struktur derart ausgestaltet ist, dass ein zweiter Fluidwirbel innerhalb der zweiten Ausnehmung induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung lokalisierbar ist
Der Körper hat also eine Oberfläche, die sich über einen größeren Bereich erstreckt. Dabei kann es sich sowohl um eine ebene als auch um eine gekrümmte Fläche handeln. Der globale Verlauf der Fläche definiert dabei gegebenenfalls je nach Anströmungsrichtung des Körpers eine Hauptströmungsrichtung eines Fluids über die Oberfläche, gewissermaßen eine gemittelte Strömungsrichtung. Kleine Strukturen auf der Oberfläche fallen dabei nur schwach ins Gewicht. Die Oberfläche des erfindungsgemäßen Körpers weist eine Struktur auf, die zumindest eine erste Ausnehmung mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt umfasst und zur Induktion eines Fluidwirbels geeignet und eingerichtet ist. Die Struktur umfasst ferner einen Einleitungsabschnitt, der zum Einleiten eines Fluidstroms in die erste Ausnehmung geeignet und eingerichtet ist. Dazu ist der Einleitungsabschnitt einerseits der ersten Ausnehmung in Richtung der Hauptströmung vorgelagert, so dass ein die Oberfläche überströmender Fluidstrom zunächst den Einleitungsabschnitt passiert und sodann von diesem in die erste Ausnehmung eingeleitet wird. Andererseits ist der Einleitungsabschnitt gegenüber der Hauptströmungsrichtung in Richtung der ersten Ausnehmung geneigt. Dies bedeutet, dass der Einleitungsabschnitt bei einer sich global horizontal erstreckenden Oberfläche in vertikaler Richtung auf die erste Ausnehmung zu geneigt ist. Dies hat zur Folge, dass ein Teil des die Oberfläche überströmenden, den Einleitungsabschnitt passierenden Fluidstroms durch den Einleitungsabschnitt in die erste Ausnehmung hinein geleitet wird. In der ersten Ausnehmung wird durch die Gestalt der ersten Ausnehmung und durch den Fluidstrom ein Fluidwirbel erzeugt, der wegen der Gestalt der ersten Ausnehmung im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung verbleibt.
Der Durchmesser des im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitts der ersten Ausnehmung kann dabei bevorzugt 8 mm für Luft, die mit 100 km/h (etwa 27,8 m/s) über die Oberfläche strömt, betragen. Der bevorzugte Durchmesser steigt dabei linear mit der zu erwartenden Strömungsgeschwindigkeit von Luft an. Im Fall von Wasser als Fluid beträgt der Durchmesser im Querschnitt der ersten Ausnehmung bevorzugt 8 mm für Wasser, das mit 6 km/h (etwa 1,7 m/s) über die Oberfläche strömt. Das bedeutet, dass die Dimension der ersten Ausnehmung abhängig von der Art des zu erwartenden Fluidstroms ist. Eine empirische Formel für die Dimensionierung der ersten Ausnehmung bei Gasen lautet d = 8·v/1000, wobei d den Durchmesser der Ausnehmung in Zentimetern und v die Geschwindigkeit des Fluidstroms in km/h bezeichnen. Die Oberfläche aller Ausnehmungen ist bevorzugt mit TiO₂ beschichtet, wodurch ein besonders geringer Strömungswiderstand erreicht wird. Die Ausnehmungen können auch einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt haben.
Das bedeutet, dass ein Teil des Fluidstroms, der unmittelbar über die Oberfläche strömt, durch den Einleitungsabschnitt und die Ausnehmung zuverlässig und effizient in einen ersten Fluidwirbel (Helmholtzwirbel) umgewandelt wird, der im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung verbleibt. Dass der Fluidwirbel im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung verbleibt bedeutet, dass der größte Teil der in der ersten Ausnehmung befindlichen Teilchen des Fluids innerhalb der ersten Ausnehmung in einem stationären Wirbel verbleiben, also nicht aus der ersten Ausnehmung herausgeleitet werden.
Durch den in der ersten Ausnehmung lokalisierten Fluidwirbel werden Fluidteilchen bei einem anhaltenden Fluidstrom über den ersten Fluidwirbel hinweg geleitet. Da der erste Fluidwirbel eine Rotationsgeschwindigkeit hat, ist die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem äußeren Rand des ersten Fluidwirbels und dem unmittelbar über den ersten Fluidwirbel geleiteten Fluidstrom sehr klein, so dass der Strömungswiderstand des Körpers, der proportional zur Überströmungsgeschwindigkeit anwächst, ebenfalls sehr klein gehalten werden kann. Im Bereich des ersten Fluidwirbels gerät der die Oberfläche überströmende Fluidstrom also nicht in direkten Kontakt mit dem (ruhenden) Körper, sondern nur mit dem Außenrand des ersten Wirbels. Durch den Einleitungsabschnitt ist darüber hinaus eine effektive Verringerung des Strömungswiderstands auch für Überschallgeschwindigkeiten des Fluidstroms möglich.
Durch die zweite Ausnehmung, von denen bevorzugt mehrere pro erster Ausnehmung vorgesehen sind, wird dieser Effekt wiederum auf die Reibung zwischen der Oberfläche der ersten Ausnehmung und dem ersten Fluidwirbel übertragen. Dieses Prinzip kann auch weiter fortgesetzt werden, so dass in der Oberfläche der zweiten Ausnehmung eine dritte Ausnehmung vorgesehen ist, die analog zur Ausgestaltung der zweiten Ausnehmung gegenüber der ersten Ausnehmung ausgestaltet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind die erste und bevorzugt auch die zweite Ausnehmung im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung ausgedehnt, insbesondere rillenförmig. Wenn sich die Ausnehmung quer zur Hauptströmungsrichtung über den Körper erstreckt, ist die Wirkung der Oberflächenstruktur am größten. Eine Winkelabweichung von bis zu 45° von der Senkrechten zur Hauptströmungsrichtung ermöglicht dabei immer noch eine deutliche Verringerung des Strömungswiderstands gegenüber bekannten Strukturen. Bei einer besonders bevorzugten rillenförmigen Ausführungsform der Struktur erstreckt sich die Ausnehmung in Querrichtung zur Hauptströmungsrichtung über die ganze Oberfläche.
Mit Vorteil weist die Struktur eine Mehrzahl der ersten Ausnehmungen auf, wobei die ersten Ausnehmungen der Mehrzahl insbesondere in der Hauptströmungsrichtung hintereinander liegend angeordnet sind. Bevorzugt weist die Struktur ferner eine Mehrzahl der zweiten Ausnehmungen jeweils innerhalb zumindest einer der ersten Ausnehmungen auf, die insbesondere in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels hintereinander liegend angeordnet sind. In jeder ersten Ausnehmung sind bevorzugt mehrere zweite Ausnehmungen vorgesehen, welche die Reibungskräfte an der Oberfläche der ersten Ausnehmung reduzieren. Die Struktur ist besonders wirksam, wenn viele in Hauptströmungsrichtung und in Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels hintereinander liegende erste und zweite Ausnehmungen auf der Oberfläche des Körpers vorhanden sind. Dadurch kann eine große Fläche des Körpers mit der Struktur versehen werden und eine besonders wirkungsvolle Verringerung des Strömungswiderstands ist daher möglich. In diesem Fall treffen nachfolgende Teilchen des Fluidstroms, der über die Oberfläche des Körpers strömt, kaum auf die Oberfläche des Körpers selbst, sondern werden nahezu vollständig durch die Fluidwirbel über die Oberfläche weg geleitet. Dabei ist die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Fluidstromschicht, die der Oberfläche am nächsten ist, und jedem der Fluidwirbel sehr klein und der Strömungswiderstand damit auch.
Im Fall mehrerer erster Ausnehmungen ist besonders vorteilhaft, wenn benachbarte Ausnehmungen um das 1-fache bis 6-fache, insbesondere das 1,1-fache bis 1,75-fache, bevorzugt das 1,25-fache bis 1,5-fache und besonders bevorzugt das 1,25-fache des Durchmessers des kreisabschnittförmigen Querschnitts voneinander beabstandet sind. Der Abstand zwischen den ersten Ausnehmungen wird dabei jeweils zwischen den Mittelpunkten benachbarter erster Ausnehmungen bestimmt. Durch einen so bemessenen Abstand zwischen den ersten Ausnehmungen, bevorzugt in Richtung der Hauptströmungsrichtung, wird eine besonders große Reduktion des Strömungswiderstands des Körpers erreicht.
Mit Vorteil ist der Einleitungsabschnitt der ersten Ausnehmung und bevorzugt auch der zweiten Ausnehmung gekrümmt ausgeführt. Dabei misst der Krümmungsradius bevorzugt das 1,1-fache bis 1,75-fache, insbesondere das 1,25-fache bis 1,5-fache und besonders bevorzugt das 1,25-fache des Durchmessers des kreisabschnittförmigen Querschnitts, wobei es auch von Vorteil sein kann, wenn er das 2-fache bis 6-fache des Durchmessers des kreisabschnittförmigen Querschnitts misst. Durch eine solche Krümmung wird der unmittelbar über die Oberfläche des Körpers strömende Fluidstrom besonders reibungsarm und sicher in die Ausnehmung geleitet.
Bevorzugt ist der Einleitungsabschnitt der ersten Ausnehmung derart ausgebildet, dass die Neigung zwischen der Hauptströmungsrichtung und der zur Hauptströmungsrichtung parallelen Tangente an einer ersten Stelle des Einleitungsabschnitts der ersten Ausnehmung größer ist als an einer zweiten Stelle, die gegenüber der ersten Stelle in der Hauptströmungsrichtung stromaufwärts gelegen ist. Das bedeutet, dass die Neigung des Einleitungsabschnitts der ersten Ausnehmung zur Hauptströmungsrichtung in Richtung der Strömung zunimmt. Dies muss nicht unbedingt kontinuierlich geschehen, es kann auch diskrete Abschnitte des Einleitungsabschnitts der ersten Ausnehmung geben, die unterschiedlich gegenüber der Hauptströmungsrichtung geneigt sind, wobei die Neigung von Abschnitt zu Abschnitt zunimmt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste Ausnehmung eine in der Hauptströmungsrichtung stromaufwärts gelegene erste Kante zwischen dem Einleitungsabschnitt und der ersten Ausnehmung und eine stromabwärts gelegene zweite Kante zwischen der ersten Ausnehmung und einem stromabwärts gelegenen Teil der Oberfläche auf. Dabei ist die erste Kante gegenüber der zweiten Kante im Wesentlichen in Richtung des Inneren des Körpers versetzt, um den ersten Fluidwirbel in der ersten Ausnehmung zu induzieren. In diesem Zusammenhang ist eine Kante als eine abrupte Änderung der Oberflächenausrichtung zu verstehen. Sie ist an den Übergängen zwischen jeder Ausnehmung und den sie umgebenden Teilen der Oberfläche vorhanden. Dass die erste Kante gegenüber der zweiten Kante im Wesentlichen in Richtung des Inneren des Körpers versetzt ist, bedeutet umgekehrt, dass die zweite Kante gegenüber der ersten Kante von der ersten Ausnehmung weg gewissermaßen hervorsteht. Die zweite Kante ist daher ein weiteres Element, das ein Einleiten eines Fluidstroms in die erste Ausnehmung erleichtert und die Struktur besonders auch für die Reduktion eines Strömungswiderstands bei Überschallströmungen auszeichnet.
Mit Vorteil ist dabei die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der ersten Ausnehmung, d. h. des Rands der ersten Ausnehmung, gegenüber der ersten Kante in Richtung des Inneren des Körpers versetzt, um den ersten Fluidwirbel im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung zu lokalisieren. Die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der ersten Ausnehmung befindet sich unterhalb der ersten Kante. Dabei ist die Stelle des Rands der ersten Ausnehmung gemeint, von der aus sich ein dem Rand der ersten Ausnehmung folgender Fluidstrom stets (teilweise) stromabwärts, also in Richtung der Hauptströmungsrichtung, bewegt. Bei einem kreisabschnittförmigen Querschnitt der ersten Ausnehmung ist diese Stelle typischerweise eine Stelle, mit senkrecht zur Hauptströmungsrichtung verlaufender Tangente an den Rand der ersten Ausnehmung. Das bedeutet, dass sich ein Fluidteilchen des ersten Fluidwirbels innerhalb der ersten Ausnehmung an der ersten Kante zumindest teilweise in Richtung der Hauptströmungsrichtung bewegt. Hiermit ist eine sichere Lokalisierung des Fluidwirbels im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kante gegenüber einer Mittelstelle der Ausnehmung um das 0,1-fache bis 0,6-fache oder um das 0,1-fache bis 0,5-fache, bevorzugt um des 0,25-fache und besonders bevorzugt um das 0,3-fache des Radius des kreisabschnittförmigen Querschnitts in der Hauptströmungsrichtung versetzt. Diese Anordnung der zweiten Kante relativ zur kreisabschnittförmigen ersten Ausnehmung, genauer relativ zu deren Mittelstelle, also der Stelle des Mittelpunkts des den Querschnitt definierenden Kreises, erlaubt wiederum eine besonders effektive Reduktion des Strömungswiderstands der Oberfläche. Dies hängt einerseits mit einer sicheren Lokalisierung des Wirbels im Innern der entsprechenden ersten Ausnehmung, andererseits auch mit einer effektiven Einleitung des Fluids in die erste Ausnehmung im Zusammenwirken mit dem Einleitungsabschnitt zusammen.
Mit Vorteil weist die zweite Kante einen sich entgegen der Hauptströmungsrichtung und in Richtung der ersten Ausnehmung geneigten Vorsprung zum Überleiten des Fluidwirbels zu einer nachfolgenden ersten Ausnehmung auf. Ein solcher Vorsprung zwingt den Fluidwirbel dazu, innerhalb der ersten Ausnehmung zu verbleiben, so dass die Fluidteilchen des Fluidwirbels in der ersten Ausnehmung bleiben und nicht aus der ersten Ausnehmung heraus geleitet werden. Da durch die Strömung des Fluids über die Oberfläche des Körpers zusätzliche Fluidteilchen in die erste Ausnehmung gelangen, steigt bei einem kompressiblen Fluid, wie etwa Luft, der Innendruck des Fluidwirbels, auf Grund dessen sich der Fluidwirbel ausdehnt. Somit wird sich ein Teil des Fluidwirbels über die zweite Kante ausdehnen und durch den geneigten Vorsprung, der bevorzugt um einen Winkel von 10° bis 30°, besonders bevorzugt um 17° gegenüber der Hauptströmungsrichtung geneigt ist, zu einer in Strömungsrichtung nachfolgenden ersten Ausnehmung geleitet wird. Somit entsteht ein sich entlang der Hauptströmungsrichtung von erster Ausnehmung zu einer nachfolgenden Ausnehmung vom Typ der ersten Ausnehmung erstreckendes Luftpolster, dass eine effiziente Reibungsreduktion ermöglicht.
Bevorzugt weist die zweite Ausnehmung eine in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels stromaufwärts gelegene dritte Kante zwischen dem Einleitungsabschnitt der zweiten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung und eine in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels stromabwärts gelegene vierte Kante zwischen der zweiten Ausnehmung und einem stromabwärts gelegenen Teil der ersten Ausnehmung auf. Dabei ist die dritte Kante gegenüber der vierten Kante im Wesentlichen in Richtung des Inneren des Körpers versetzt, um den zweiten Fluidwirbel in der zweiten Ausnehmung zu induzieren.
Die bereits oben beschriebenen Vorteile und Effekte einer ersten und zweiten Kante im Zusammenhang mit der ersten Ausnehmung, insbesondere für den ersten Fluidwirbel, gelten für die zweite Ausnehmung und die hierfür entsprechend benannte dritte und vierte Kante, insbesondere in Bezug auf den zweiten Fluidwirbel, analog.
Mit Vorteil ist die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der zweiten Ausnehmung gegenüber der dritten Kante in Richtung des Inneren des Körpers versetzt, um den zweiten Fluidwirbel im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung zu lokalisieren. Dieses Merkmal entspricht dem Merkmal der ersten Ausnehmung, nach dem die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der ersten Ausnehmung gegenüber der ersten Kante in Richtung des Inneren des Körpers versetzt ist, um den ersten Fluidwirbel im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung zu lokalisieren. Die hierzu genannten Vorteile und Effekte gelten für die zweite Ausnehmung gleichfalls.
Mit Vorteil misst der Kreisbogenabschnitt des Querschnitts der Ausnehmung zwischen 270° und 310°, bevorzugt zwischen 280° und 300°, besonders bevorzugt 290°, so dass die Ausnehmung über einen Winkelbereich von zwischen 90° und 50°, bevorzugt von zwischen 80° und 60°, besonders bevorzugt von 70° ihres Querschnitts geöffnet ist. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn der Kreisbogenabschnitt des Querschnitts der Ausnehmung zwischen 181° und 315°, insbesondere zwischen 260° und 290° misst, so dass die Ausnehmung über einen Winkelbereich von zwischen 179° und 45°, insbesondere von zwischen 100° und 70° ihres Querschnitts geöffnet ist. Dabei ist der Winkelbereich der Öffnung ebenfalls von der zu erwartenden Geschwindigkeit des Fluidstroms abhängig. Eine entsprechend dimensionierte Öffnung der Ausnehmung dient wiederum einer besonders effizienten Reduktion des Strömungswiderstands der Oberfläche und damit des Körpers, der von dem Fluid über- oder umströmt wird.
Vorteilhaft kann die zweite Ausnehmung zumindest eine dritte Ausnehmung aufweisen, die gegenüber der zweiten Ausnehmung derart ausgestaltet ist, wie die zweite Ausnehmung gegenüber der ersten Ausnehmung ausgestaltet ist. Diese Fortsetzung des Erfindungsgedankens kann sich kaskadenförmig weiterführen, so dass die dritte Ausnehmung eine vierte und die vierte Ausnehmung eine fünfte Ausnehmung usw. aufweist. Hierbei sind einerseits jedoch Grenzen durch die Bearbeitungsmöglichkeiten von Oberflächen gegeben, andererseits muss beachtet werden, dass bei immer kleiner werdenden Ausnehmungen deren Anfälligkeit für verschmutzungsbedingtes Verstopfen steigt.
Ein erfindungsgemäßer Strömungskanal, insbesondere ein Überschallströmungskanal, umfasst einen oben beschriebenen Körper. Dadurch ist ein besonders reibungsarmer Fluidstrom durch den Strömungskanal gewährleistet. Insbesondere kann es sich bei dem Strömungskanal um das Innere eines Strahltriebwerks handeln, in dem zumindest teilweise ein Fluidstrom mit Überschallgeschwindigkeit vorliegen kann. Ein erfindungsgemäßes Strahltriebwerk sowie eine erfindungsgemäße Auftriebsvorrichtung sind ebenfalls mit einem oben beschriebenen Körper versehen. Bevorzugt weisen die Auftriebsvorrichtung, der Strömungskanal oder das Strahltriebwerk dabei eine fluidüberströmte Oberfläche auf, die im Wesentlichen vollständig mit der oben beschriebenen Struktur versehen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Folie eine Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands eines von einem Fluid in einer Hauptströmungsrichtung überströmbaren oder umströmbaren Körpers, auf dessen Oberfläche die Folie aufbringbar ist. Dabei weist die Struktur zumindest eine mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehene erste Ausnehmung zur Induktion eines ersten Fluidwirbels auf. Die Folie ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur zumindest einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung in Richtung der ersten Ausnehmung geneigten und der ersten Ausnehmung in der Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Einleitungsabschnitt zum Einleiten eines Fluidstroms in die erste Ausnehmung aufweist. Dabei ist die Struktur derart ausgestaltet, dass ein erster Fluidwirbel innerhalb der ersten Ausnehmung induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung lokalisierbar ist. Die Struktur ist ferner entlang der Oberfläche der ersten Ausnehmung mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen zweiten Ausnehmung zur Induktion eines zweiten Fluidwirbels versehen. Die Struktur weist ferner einen gegenüber der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels in die zweite Ausnehmung geneigten und der zweiten Ausnehmung in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels vorgelagerten Einleitungsabschnitt zum Einleiten eines Fluidstroms in die zweite Ausnehmung auf, wobei die Struktur derart ausgestaltet ist, dass ein zweiter Fluidwirbel innerhalb der zweiten Ausnehmung induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung lokalisierbar ist. Eine erfindungsgemäße Folie ist also dazu geeignet, einen erfindungsgemäßen Körper durch Beschichten einer Oberfläche eines nahezu beliebigen Körpers mit der Folie zu erstellen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der Verwendung einer von einem Fluid in einer Hauptströmungsrichtung überströmbaren Oberflächenstruktur mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen ersten Ausnehmung zur Induktion eines ersten Fluidwirbels, die einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung geneigten und der ersten Ausnehmung in der Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Einleitungsabschnitt zum Einleiten eines Fluidstroms in die ersten Ausnehmung aufweist, zum Verringern eines Strömungswiderstands eines mit der Oberflächenstruktur versehenen Körpers.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie der Gesamtheit der Ansprüche.
Kurze Figurenbeschreibung:
1 zeigt in einer Seiten-Schnittansicht einen Ausschnitt eines Körpers mit einer Oberflächenstruktur gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
2 zeigt in einer Seiten-Schnittansicht einen Ausschnitt eines Körpers mit einer Oberflächenstruktur gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
3 zeigt in einer vergrößerten Seiten-Schnittansicht einen Ausschnitt eines Körpers gemäß 1 oder 2, in der in den vorgenannten Figuren nicht gezeigte Elements der Erfindung illustriert sind.
Bevorzugte Ausführungsform:
1 zeigt eine Seiten-Schnittansicht eines Körpers 10 entlang einer Oberfläche 12 des Körpers 10, die von einem Fluid 30 überströmt wird. Die Oberfläche 12 weist vier nebeneinander liegende, Ausnehmungen 16.1...16.9 auf, die einen kreisabschnittförmigen Querschnitt haben und vorzugsweise eine Oberfläche aus Titandioxid oder eine andere weitgehend inerte und/oder reibungsvermindernde Oberfläche haben, wobei die Ausnehmung 16.4 nur teilweise gezeichnet ist. Die vier Ausnehmungen 16.1...16.4 sind dabei um das 1,25-fache des Durchmessers D des Kreises, der den Querschnitt der Ausnehmungen definiert, voneinander beabstandet. Zwischen den Ausnehmungen 16.1 und 16.2 ist ein Einleitungsabschnitt 18.2 der Ausnehmung 16.2, zwischen den Ausnehmungen 16.2 und 16.3 ein Einleitungsabschnitt 18.3 der Ausnehmung 16.3 und zwischen den Ausnehmungen 16.3 und 16.4 ein Einleitungsabschnitt 18.4 vorgesehen. Die Struktur der Ausnehmungen mit ihren Merkmalen setzt sich in Richtung der Hauptströmungsrichtung periodisch fort. Die Beschreibung der Figuren bezieht sich jeweils auf einen Ausschnitt der gesamten Struktur. Insbesondere bei der nur teilweise dargestellten Ausnehmung 16.4 gelten die beschriebenen Eigenschaften analog, auch wenn dies nicht explizit erwähnt wird.
Die Schnittebene der 1 verläuft dabei entlang einer Hauptströmungsrichtung 14 des Fluids 30 oberhalb der Oberfläche 12 des Körpers 10. Die Ausnehmungen 16.1...16.4 sind also entlang der Hauptströmungsrichtung 14 voneinander gleichmäßig oder ungleichmäßig beabstandet und erstrecken sich im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung 14, aus der Zeichenebene der 1 heraus bzw. in sie hinein. Der Abstand A der Ausnehmungen 16.1...16.4 voneinander, d. h. der Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Ausnehmungen 16.1...16.4 beträgt in dieser bevorzugten Ausführungsform das 1,25-fache des Durchmessers D jeder der Ausnehmungen 16.1...16.4. Die zwischen benachbarten Ausnehmungen 16.1...16.4 vorhandenen Einleitungsabschnitte 18.2...18.4 sind in der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform in Richtung der dazu gehörigen Ausnehmungen 16.2...16.4 gekrümmt. Dabei ist die Krümmung jeweils so bemessen, dass sie einen Krümmungsradius R vom 1,25-fachen bzw. vom 1,5-fachen im Fall der Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, des Durchmessers D der Ausnehmungen 16.2...16.4 hat. In Strömungsrichtung vor der ersten Ausnehmung 16.1 befindet sich im Gegensatz zu den anderen Ausnehmungen 16.2...16.4 kein wie bei den danach folgenden Ausnehmungen 16.2...16.4 ausgebildeter Einleitungsabschnitt.
Die Ausnehmungen 16.2 und 16.3 weisen jeweils eine Öffnung auf, die jeweils durch eine erste Kante 20.2...20.3 und eine zweite Kante 22.2...22.3 in Hauptströmungsrichtung 14 begrenzt sind. Die Kanten 20.1, 20.2, 20.3, 22.1, 22.2, 22.3 definieren somit auch einen Winkelbereich W, der als Öffnungswinkel bezeichnet werden kann und am Beispiel der Ausnehmung 16.2 gezeigt ist, über den sich die jeweilige Öffnung einer Ausnehmung erstreckt. Die Höhe H der ersten Kanten 20.1...20.3 über der tiefsten Stelle der jeweiligen Ausnehmung 16.1...16.3 beträgt in der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform das 0,75-fache des Durchmessers D der entsprechenden Ausnehmung. Die zweiten Kanten 22.1...22.3 sind jeweils gegenüber den ersten Kanten 20.1...20.3 in der Höhenrichtung, also vom Körper 10 weg weisend, versetzt. Gegenüber der Stelle des Mittelpunkts M jeder Ausnehmung in Richtung der Hauptströmungsrichtung 14 ist die zweite Kante um eine Tiefe T vom 0,25-fachen des Durchmessers D der entsprechenden Ausnehmung versetzt.
Ein die Oberfläche 12 überströmendes Fluid 30, dessen Hauptströmungsrichtung 14 durch den globalen Verlauf der Oberfläche 12 definiert ist, gelangt in seinem unmittelbar an die Oberfläche 12 anliegenden Bereich auf die Einleitungsabschnitte 18.2...18.3. Die Einleitungsabschnitte 18.2...18.3 leiten einen Teilstrom 24 des Fluids 30 in die Ausnehmungen 16.2...16.3, wo durch die Kreisform des Querschnitts der Ausnehmungen 16.1...16.3 ein Fluidwirbel 26.1...26.3 induziert wird. Die zweiten Kanten 22.1...22.3 teilen dabei den in die Ausnehmung eingeleiteten Fluidstrom 24 von einem weiterströmenden Fluidstrom 28, der über die zweiten Kanten 22.1...22.3 der Ausnehmungen 16.1...16.3 hinweg geleitet wird. Der weiterströmende Fluidstrom 28 und alle darüber liegenden Schichten werden durch die Fluidwirbel 26.1...26.3 in den Ausnehmungen 16.1...16.3 mit einem sehr niedrigen Strömungswiderstand über die Oberfläche 12 des Körpers 10 geleitet.
Die Fluidwirbel 26.1...26.3 in den Ausnehmungen 16.1...16.3 werden durch das strömende Fluid 30 permanent angetrieben und bleiben so lange bestehen, wie das Fluid 30 über die Oberfläche 12 des Körpers 10 strömt. Durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit der Wirbel 26.1...26.3 entsteht eine nur minimale Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem weiterströmenden Fluidstrom 28 und dem Fluidwirbel 26.1...26.3. Durch die minimale Geschwindigkeitsdifferenz entsteht kaum Strömungswiderstand im Bereich der Fluidwirbel.
Die Fluidwirbel bilden darüber hinaus „Luftkissen”, über die der weiterströmende Fluidstrom 28 geleitet wird und durch die der Fluidstrom 28 nicht oder nur kaum in direkten Kontakt mit der Oberfläche 12 des Körpers 10 selbst kommt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die zweite Kante 22.1...22.3 mit einem sich entgegen der Strömungsrichtung erstreckenden, in Richtung der Ausnehmung geneigten Vorsprung 23.1...23.3. Die zweite bevorzugte Ausführungsform entspricht der in 1 gezeigten.
Aus Übersichtlichkeitsgründen zeigen weder 1 noch 2 zweite Ausnehmungen. Diese sind in der nachfolgend beschriebenen 3 dargestellt und sind als in jeder der 1 und 2 realisiert anzusehen.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer bevorzugten Struktur, in dem neben einer ersten Ausnehmung 16.1 und dem darin angedeuteten ersten Fluidwirbel 26.1 eine Vielzahl von zweiten Ausnehmungen 32.1...32.7 gezeigt ist. Die zweiten Ausnehmungen 32.1...32.7 sind in der Oberfläche der ersten Ausnehmung 16.1 ausgebildet und sind im Wesentlichen analog zur Ausgestaltung der ersten Ausnehmung 16.1 in der Oberfläche 12 des Körpers 10 ausgestaltet, die in den 1 oder 2 dargestellt ist.
Die zweiten Ausnehmungen 32.1...32.7 sind so gestaltet, dass in ihnen jeweils ein zweiter Fluidwirbel 34.1...34.7 induziert wird. Der zweite Fluidwirbel 34.1...34.7 dreht sich dabei in zum ersten Fluidwirbel 26.1 entgegen gesetzter Richtung, so dass an der Grenzfläche zwischen dem ersten und zweiten Fluidwirbel ein gegen Null gehender Geschwindigkeitsunterschied und damit eine Reibungsreduktion für den ersten Fluidwirbel 26.1 erzeugt wird. Hierfür ist jeder zweiten Ausnehmung 32.1...32.7 ein Einleitungsabschnitt 36.1...36.7 vorgelagert, wobei sich der Ausdruck „vorgelagert” auf die Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels 26.1 bezieht.
Der Einleitungsabschnitt 36.1...36.7 endet jeweils mit einer dritten Kante 40.1...40.7, die das stromaufwärtige Ende der Öffnung der jeweiligen zweiten Ausnehmung 32.1...32.7 definiert. Das stromabwärtige Ende dieser Öffnung wird durch die vierte Kante 42.1...42.7 definiert. Die Wirkung und Funktionen der dritten und vierten Kanten 40.1...40.7, 42.1...42.7 entsprechen denen der ersten und zweiten Kanten 20.1...20.3, 22.1...22.3 in Bezug auf die ersten Ausnehmungen 16.1...16.3, wie weiter oben beschrieben wurde.
Im Übrigen ist die in 3 dargestellte Ausführungsform im Sinne der in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltungen variierbar. Die in den Figuren gezeigten. Ausführungsformen dienen lediglich dem Verständnis der Erfindung und ihrer Illustrationen und sind nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere lassen sich die in den einzelnen Figuren gezeigten Merkmale auch beliebig miteinander kombinieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2899150 [0003]
US 6363972 [0004]

Claims

Körper (10) mit zumindest einer von einem Fluid (30) überströmbaren Oberfläche (12) mit einem globalen, eine Hauptströmungsrichtung (14) über die Oberfläche (12) definierenden Verlauf, wobei die Oberfläche (12) zumindest teilweise eine Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands des Körpers (10) aufweist, wobei die Struktur zumindest eine mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehene erste Ausnehmung (16.1...16.3) zur Induktion eines ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) aufweist, wobei die Struktur zumindest einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung in Richtung der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) geneigten und der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) in der Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Einleitungsabschnitt (18.1...18.3) zum Einleiten eines Fluidstroms (24) in die erste Ausnehmung (16.1...16.3) aufweist, wobei die Struktur derart ausgestaltet ist, dass ein erster Fluidwirbel (26.1...26.3) innerhalb der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) lokalisierbar ist, wobei die Struktur ferner entlang der Oberfläche der zumindest einen ersten Ausnehmung (16.1...16.3) mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) zur Induktion eines zweiten Fluidwirbels (34.1...34.7) versehen ist, wobei die Struktur ferner einen gegenüber der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) in die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) geneigten und der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) vorgelagerten Einleitungsabschnitt (36.1...36.7) zum Einleiten eines Fluidstroms in die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) aufweist, wobei die Struktur derart ausgestaltet ist, dass ein zweiter Fluidwirbel (34.1...34.7) innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) lokalisierbar ist.
Körper (10) nach Anspruch 1, wobei die erste und bevorzugt auch die zweite Ausnehmung (16.1...16.3, 32.1...32.7) im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung (14) ausgedehnt, insbesondere rillenförmig ist/sind.
Körper (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Struktur eine Mehrzahl der ersten Ausnehmungen (16.1...16.3) aufweist, wobei die ersten Ausnehmungen (16.1...16.3) der Mehrzahl insbesondere in der Hauptströmungsrichtung (14) hintereinander liegend angeordnet sind, wobei die Struktur bevorzugt eine Mehrzahl der zweiten Ausnehmungen (32.1...32.7) jeweils innerhalb zumindest einer der ersten Ausnehmungen (16.1...16.3) aufweist, die insbesondere in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) hintereinander liegend angeordnet sind.
Körper (10) nach Anspruch 3, wobei benachbarte erste Ausnehmungen (16.1, 16.2; 16.2, 16.3) bevorzugt um das 1-fache bis 6-fache, je nach Dichte, Viskosität und Temperatur des Fluids, des Durchmessers (D) des kreisabschnittförmigen Querschnitts der ersten Ausnehmungen voneinander beabstandet sind.
Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einleitungsabschnitt (18.1...18.3, 36.1...36.7) der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) und bevorzugt auch der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) geradlinig und/oder gekrümmt ausgeführt ist, wobei insbesondere der Krümmungsradius (R), je nach Dichte, Viskosität und Temperatur des Fluids, des 2-fache bis 6-fache, des Durchmessers (D) des kreisabschnittförmigen Querschnitts der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) misst.
Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einleitungsabschnitt (18.1...18.3) der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) derart ausgebildet ist, dass die Neigung zwischen der Hauptströmungsrichtung (14) und der zur Hauptströmungsrichtung parallelen Tangente an einer ersten Stelle des Einleitungsabschnitts der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) größer ist als an einer zweiten Stelle, die gegenüber der ersten Stelle in der Hauptströmungsrichtung stromaufwärts gelegen ist.
Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Ausnehmung (16.2...16.3) eine in der Hauptströmungsrichtung (14) stromaufwärts gelegene erste Kante (20.2...20.3) zwischen dem Einleitungsabschnitt (18.2...18.3) und der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) und eine in der Hauptströmungsrichtung stromabwärts gelegene zweite Kante (22.2...22.3) zwischen der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) und einem stromabwärts gelegenen Teil der Oberfläche aufweist, wobei die erste Kante (20.2...20.3) gegenüber der zweiten Kante (22.2...22.3) im Wesentlichen in Richtung des Inneren des Körpers (10) versetzt ist, um den ersten Fluidwirbel (26.2...26.3) in der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) zu induzieren.
Körper (10) nach Anspruch 7, wobei die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) gegenüber der ersten Kante (20.2...20.3) in Richtung des Inneren des Körpers (10) versetzt ist, um den ersten Fluidwirbel (26.2...26.3) im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) zu lokalisieren.
Körper (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zweite Kante (22.2...22.3) gegenüber einer Mittelstelle (M) der ersten Ausnehmung (16.2...16.3) um das 0,1-fache bis 0,6-fache, bevorzugt um das 0,3-fache des Radius des kreisabschnittförmigen Querschnitts in Hauptströmungsrichtung versetzt ist.
Körper (10) nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zweite Kante (22.2...22.3) einen sich entgegen der Hauptströmungsrichtung und in Richtung der ersten Ausnehmung geneigten Vorsprung (23.2...23.3) zum Überleiten des ersten Fluidwirbels zu einer nachfolgenden ersten Ausnehmung aufweist.
Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) eine in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) stromaufwärts gelegene dritte Kante (40.1...40.7) zwischen dem Einleitungsabschnitt (36.1...36.7) der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) und der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) und eine in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) stromabwärts gelegene vierte Kante (42.1...42.7) zwischen der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) und einem stromabwärts gelegenen Teil der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) aufweist, wobei die dritte Kante (40.1...40.7) gegenüber der vierten Kante (42.1...42.7) im Wesentlichen in Richtung des inneren des Körpers (10) versetzt ist, um den zweiten Fluidwirbel (34.1...34.7) in der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) zu induzieren.
Körper (10) nach Anspruch 11, wobei die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) gegenüber der dritten Kante (40.1...40.7) in Richtung des Inneren des Körpers (10) versetzt ist, um den zweiten Fluidwirbel (34.1...34.7) im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) zu lokalisieren.
Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kreisbogenabschnitt des Querschnitts der ersten Ausnehmung (16.2...16.3), je nach Dichte, Viskosität und Temperatur des Fluids, zwischen 181° und 315°, bevorzugt zwischen 260° und 290° misst, so dass die erste Ausnehmung (16.2...16.3) über einen Winkelbereich von zwischen 179° und 45°, bevorzugt von zwischen 100° und 70° ihres Querschnitts geöffnet ist.
Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) zumindest eine dritte Ausnehmung aufweist, die gegenüber der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) derart ausgestaltet ist, wie die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) gegenüber der ersten Ausnehmung (16.1...16.7) ausgestaltet ist.
Strömungskanal, insbesondere Überschallströmungskanal, mit einem Körper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Strahltriebwerk mit einem Körper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Auftriebsvorrichtung mit einem Körper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Folie mit einer Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands eines von einem Fluid in einer Hauptströmungsrichtung (14) überströmbaren oder umströmbaren Körpers, auf dessen Oberfläche die Folie aufbringbar ist, wobei die Struktur zumindest eine mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehene erste Ausnehmung (16.1...16.3) zur Induktion eines ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) aufweist, wobei die Struktur zumindest einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung (14) in Richtung der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) geneigten und der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) in der Hauptströmungsrichtung (14) vorgelagerten Einleitungsabschnitt (18.1...18.3) zum Einleiten eines Fluidstroms (24) in die erste Ausnehmung (16.1...16.3) aufweist, wobei die Struktur derart ausgestaltet ist, dass ein erster Fluidwirbel (26.1...26.3) innerhalb der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) lokalisierbar ist, wobei die Struktur ferner entlang der Oberfläche der ersten Ausnehmung (16.1...16.3) mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) zur Induktion eines zweiten Fluidwirbels (34.1...34.7) versehen ist, wobei die Struktur ferner einen gegenüber der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) in die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) geneigten und der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) in der Strömungsrichtung des ersten Fluidwirbels (26.1...26.3) vorgelagerten Einleitungsabschnitt (36.1...36.7) zum Einleiten eines Fluidstroms in die zweite Ausnehmung (32.1...32.7) aufweist, wobei die Struktur derart ausgestaltet ist, dass ein zweiter Fluidwirbel (34.1...34.7) innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) induzierbar und im Wesentlichen innerhalb der zweiten Ausnehmung (32.1...32.7) lokalisierbar ist.
Verwendung einer von einem Fluid in einer Hauptströmungsrichtung überströmbaren Oberflächenstruktur mit zumindest einer mit einem im Wesentlichen kreisabschnittförmigen Querschnitt versehenen ersten Ausnehmung (16.1...16.3) zur Induktion eines ersten Fluidwirbels (26.1...26.3), die einen gegenüber der Hauptströmungsrichtung geneigten und der ersten Ausnehmung in der Hauptströmungsrichtung vorgelagerten Einleitungsabschnitt (18.1...18.3) zum Einleiten eines Fluidstroms in die erste Ausnehmung (16.1...16.3) aufweist, zum Verringern eines Strömungswiderstands eines mit der Oberflächenstruktur versehenen Körpers.