JPH10183557A - 境界層や壁に接する流体の流れ場における乱流を制御する方法及び装置 - Google Patents

境界層や壁に接する流体の流れ場における乱流を制御する方法及び装置

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JPH10183557A
JPH10183557A JP9339129A JP33912997A JPH10183557A JP H10183557 A JPH10183557 A JP H10183557A JP 9339129 A JP9339129 A JP 9339129A JP 33912997 A JP33912997 A JP 33912997A JP H10183557 A JPH10183557 A JP H10183557A
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wall
flow
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turbulent
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JP9339129A
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Lawrence Sirovich
シロヴィッチ ローレンス
Lucien Y Bronicki
ワイ． ブロニッキ ルシアン
Eugene Levich
レヴィチ ユージーン
Sture Karlsson
カールソン ステゥーア
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ORLEV SCIENT COMPUTING Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流れ方向に伸張する乱流壁領域を持つ境界層
または壁と接触する流体の流れ場における乱流を制御す
る。 【解決手段】 自然条件下において、表面に隣接したロ
ールペアまたはストリークスから成る平均システムを持
ち、ロールペアを高めたり抑制したりして流れ場内の乱
流を局所的に増減させる乱流を、受動的手段によって、
乱流壁領域内に局所的に導入した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、境界層や壁に接す
る流体の流れ場における乱流を制御する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】出典を明記することによりその開示内容
を本願明細書の一部と成す、1993年11月23日発行の米国
特許第5,263,793 号および1994年10月11日発行の米国特
許第5,354,017 号は、乱流(turbulence)を、外見上はカ
オスであるが、その直中にある活動が整然としたパター
ン(coherent patterns) を持つものとみなしている。特
に、これらの特許およびそこで言及されている出版物
は、乱流(turbulent flow)を、流れの方向に展開(exten
d)するロールペア(roll pairs)の系、およびそのロール
ペアの系と相互作用しながら斜めに伝播する構造(propa
gating structures)、によって特徴付けられると説明し
ている。これらの構造は明らかにある一定の群速度で伝
播し、抗力(drag)を生ずるロールペアのバーストの引き
金になると説明されている。伝播モードの最も重要なも
のは、明らかに流れの方向に対して約６５°の角度で伝
播するようなモードであり、５０〜８０°の範囲内にあ
るものが伝播モードの中で最も大きなエネルギーを持つ
と思われる。
【０００３】しばしばストリークス(streaks) とも呼ば
れるこれらのロールペアは、逆回転しながら、内層(sub
layer)をはずれ、外壁において境界壁に隣接して位置す
るものである。ロールペアは、その力学的運動におい
て、蛇行(meander) および変動を行う。非常に重要なこ
とは、それらの急激なねじれ(contortion)すなわちキン
キング(kinking) が、低速流体がその壁近傍から高速で
動く主流へ突然バーストするという現象を引き起こすと
いうことである。このバーストによって、壁に対する網
状抗力(net drag)が生ずる。壁上の抗力の８０％を担う
このバーストが、大雑把に言えばわずか２０％の時間に
起こると計算される。そうした流れのパターンの研究が
示すことは、このロールのねじれは、時間の経過につれ
て、すべての壁境界乱流に特徴的な、ある決まったパタ
ーンに従って進行するということである。
【０００４】このストリークスの大きさを特定するため
にはまず、ストリークスが、流れの内層(sublayer)から
はずれた壁近傍の局所状態を表すものであり、壁の性質
や壁からある程度離れた流れ場を表すものではないとい
うことを認識する必要がある。局所状態は、壁における
平均摩擦応力(frictional stress) ｓ、流体の密度ｒ、
および流体の粘度ｍによって完全に記述される。これら
の量は、局所サイズのディメンション、すなわち一般に
「壁単位(wall unit) 」と呼ばれ、ｍ／（ｓｒ）°に等
しい長さの尺度l*を定義する。支配的なロールの直径
は、５０から１００壁単位、あるいは一ロールペアにつ
き１００l*から２００l*であると言われている。
【０００５】ロールの直径で言及された「支配的な(dom
inant)」という表現は、（変化する速度の中で）最も大
きな乱流のエネルギーがこのサイズの運動モードの中に
存在するということを意味する。加えて、同じロールタ
イプの別のモードは、そのサイズがある一定範囲にあ
り、やはりまた大きな乱流エネルギーを有している。
【０００６】上記で引用した２つの特許に従えば、媒体
の乱流は、乱流壁領域(turbulent wall region) に局所
的に、２つの分離した攪乱(disturbances)を導入するこ
とによって制御される。この攪乱は、局所領域に合成攪
乱場(composite disturbancefield) を生ずるのに効果
的である。この攪乱場は、斜めの伝播構造に強く結び付
き、その構造を改変する。すなわち、伝播構造とロール
ペア・システムとの相互作用を増加させたり減少させた
りして、流れ場の中の乱流を局所的に増加させたり減少
させたりする。
【０００７】この攪乱の１つは、突出頂点を上流側に向
けて、壁上に横断的に（すなわち流れを横切るように）
並んだデルタ型の突出の線状配列と流体との相互作用の
ような、受動的な手段によって得ることができる。また
別の攪乱は、運動力学的、電気的または流体力学的な手
段によって、局所領域にエネルギーを注入するなど、能
動的な手段によって得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ある
特定のタイプの、受動的に作られた攪乱を用いて、乱流
の制御を簡易に行う方法及び装置を提供することにあ
る。これらの攪乱はまた能動的な手段によっても作るこ
とができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、壁表面
に隣接して位置する平均的ロールペア(roll pairs)すな
わちストリークス(streaks) の自然的機構によって特徴
づけられる乱流壁領域(turbulent wall region) が生じ
ている、境界層又は壁境界流体(wall-boundedfluid)の
流れ場において、乱流抗力(turbulent drag)を低減する
ことができる。これは、壁表面に形成した突出(protrus
ions) または空洞(cavities)の二次元配列を利用して、
ロールペアの生成又は解体を抑制するような攪乱(distu
rbance)を、壁領域(wall region) に、受動的手段によ
って導入することにより行われる。好ましくはその配列
は、流体の流れの方向に垂直な連続する列に配置された
複数の突出を含む。後列の突出は、前列の突出に対して
相対的に、規則的又は不規則的にずらして(staggered)
配置する。一つの列に含まれている要素は、その列の中
で均等に配置されてもよいし、列内で不規則的に、前進
または後退していてもよい。
【００１０】好ましくは、この突出は、流れの中に５か
ら１５壁単位の範囲内の距離で突出する。壁単位(l*)
は、上に定義された通りである。また、その突出は、流
れの上流に向いた（すなわち流れが向かってくる方を指
す）頂点を有するＶ型を成す。その突出の頂角は、好ま
しくは５０〜９０°の範囲内にある。一つの列の中の突
出のピッチは、好ましくは１００〜３００壁単位当り１
突出である。流れの方向における突出のピッチは、２０
０〜４００壁単位当り１列である。また、流れ方向の突
出の大きさ（ディメンション）は、好ましくは１５０〜
２５０壁単位である。
【００１１】混合(mixing)の増大、すなわち抗力(drag)
の増大も、同一タイプの突出によって達成される。但し
この場合は「ずらし」を与えず(unstaggered) 均等な縦
列及び横列を成すように突出を配置する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様は図１に示した
実施例を通して説明される。
【００１３】図面を参照し、参照符号10は、流体の逆回
転するロール14および16の形態にある局所的統計学的構
造を持つ流体13を引き止める、壁12を含む壁に接する乱
流場を示す。これらのロールの軸、またはしばしば呼ば
れるようにストリークス、は平均して、流体の流れの方
向を向き、図３においては紙面に垂直に入って行く方向
であり、図４においては矢印17で示される方向である。
簡単に言えば、逆回転するロールは、平均して、それら
の直径よりずっと大きな長さを持つ（約１０００l*）。
上に示されたように、支配的なロールの大きさは一対
（１ペア）当りおおよそ１００l*から２００l*である。
【００１４】十分に発達した乱流内においては、これら
の局所的ロール構造は、近傍の壁領域の至る所を流れ下
り、かき乱され、曲折し、最後にバーストする（すなわ
ち、壁領域内から放逐される）。上に引用された特許に
よれば、流れの中にある伝播モードの整然とした構造お
よびロールの整然とした構造とのあいだの相互作用は、
ロールのバースト、およびそれに起因する境界近傍の低
速流体および主流内の高速流体の混合、およびそれの
逆、のための基礎と考えられる。これらの特許は、壁に
接する乱流内のロールモードのバーストに関係している
と主張された、波動伝播モードの相の開始を制御するた
めの受動的なおよび能動的な両方の機構を提供した。
【００１５】引用された特許における発明に従えば、波
動伝播モードの制御のための受動的な機構は、乱流を含
む壁の上に溝およびうねりなどの形状の変更を現出する
ことである。例えば、形状の変更は、実際に壁に溝を掘
ることにより、または必要とされる形状を持つ粘着性の
層を壁に張付けることによって達成することができる。
形状の変更が波の形をとる場合には、それらの振幅は、
先端の乱流の創出位置を含むためには５〜２０壁単位の
範囲内にあるべきである。典型的なうねりの波長または
ピッチは、乱流を制御する目的に依存する。そのうねり
の方向は、すなわちうねりの頂点間の線の方向は、流れ
の方向から約１５〜３０°の傾斜範囲内にあるべきであ
る。それはすなわち、そのうねりの「伝播」方向は、流
れの方向から約６０〜７５°であるべきだということで
ある。
【００１６】図４は、ロール14および16の平面図であ
り、流れの方向17に±θの角度を成す矢印18で示される
方向に伝播する波（伝播モード）が、これらのロールに
重ねられている。上に示されたように、θは、支配的な
エネルギー量を持つ波に必要な角度の範囲５０〜８０°
内にある。伝播モードが可能となる2重方向の角度を計
算すると、そのうねりは、図４に示されるような矢筈模
様のパターン、斜交平行線状の、またはジグザグのパタ
ーンの形態になるだろう。
【００１７】引用された特許に従えば、混合を増大させ
る、例えば、熱の輸送を増大する（すなわち乱流を増大
する）ためには、およびそれゆえにバーストの噴出を促
進するためには、うねりは図５に示されるように正確に
正弦波のパターンに整えられるべきである。波長ｐは、
引き金となるモードと共振するために１００〜３００壁
単位の範囲内にあることが好ましく、および振幅ａは１
５〜２０壁単位の範囲内にあることが好ましい。
【００１８】抗力(drag)を減ずるために、うねりは、上
述の位相の確率化に類似した、波動における相干渉を導
くようなパターンを与えられるべきである。これを達成
する１つの方法は、共振する波長によって「無秩序な(c
haotic) 」パターン変調を作り出し、および波長範囲の
下がった不釣合いな正弦波の適当な総計を含むことであ
る。一例となる断面図を図６に示す。
【００１９】本発明に従えば、境界面上の乱流抗力(tur
bulent drag)は、境界壁層内に、ロールペアの生成を促
進または抑制する攪乱を、受動的手段によって導入する
ことによって、流れ場内の乱流を増加又は減少させるこ
とによって制御できる。その攪乱がロールペアの生成を
促進すれば抗力は増大し、攪乱がロールペアの生成を抑
制すれば抗力は減少する。
【００２０】このタイプの攪乱を導入する好ましい方法
は、滑らかな壁の表面に突起または窪みのパターンを形
成することで得られる。この突起または窪みの大きさお
よび突起または窪みのパターンの特徴が、ロールペアの
生成を抑制しまたは促進する。
【００２１】以下図１において、参照符号50は、境界層
または他の壁に接する流体の流れ場におけるロールペア
の生成を抑制するための、本発明に従った装置を示す。
この流れ場の方向は矢印53で表され、それは壁52の表面
51に接する乱流領域を持つ。その方向は矢印53で示され
る。表面51に形成されているのは、ロールペアの生成を
抑制する攪乱を受動的な手段で壁層域に導入するための
手段である。このような手段は好ましくは、表面51上に
おける突起55の２次元的な配列54の形態を有する。代り
に、この手段は、表面51内の窪みの形態のものであって
もよい。
【００２２】好ましくは、配列54は、大多数の突起が流
れに垂直な連続する列の中に配置され、後ろに続く列の
突起が、先行する列の突起と規則的または不規則的にず
れているような形態にある。好ましくは、これらの突起
はＶ−型をしており、流れと逆方向を指す先端を持つ。
すなわち突起の先端56は流れに向かっている。突起の先
端から伸びる辺はまっすぐなように見えるが、その辺は
凹型または凸型にカーブしてもよい。さらに、突起の頂
点の角度は好ましくは５０〜９０°の範囲内にある。
【００２３】本発明に従った突起パターンの適用に際し
ては、大きさの変更が必要であるかもしれない。それ
は、飛行機の翼またはその胴体上で見られるかもしれな
いように、乱流境界層内での場合である。境界層が成長
するにつれて、寸法の大きさは流れ方向の距離の１／１
０乗といったゆっくりとしたペースで変化する。
【００２４】図１に示されるように、流れの方向での突
起のピッチ（すなわち、パターンの列のピッチ）は
「ａ」で表され、流れ方向での突起の寸法は「ｂ」で表
される。流れに垂直な方向での（すなわち、横断方向で
の）突起の寸法は「ｃ」で表される。流れを横切る方向
での（すなわち、列方向での）突起のピッチは「ｄ」で
表される。後続列の突起と先行列の突起とのあいだのオ
フセット（すなわち、縦列間のずらし）は「ｅ」で表さ
れる。また、突起の高さ、すなわち厚さは、「ｆ」で表
される。
【００２５】閉じた低速の戻り管を持つ風洞において、
特定の壁パターンにつき実験を行った。その風洞の実験
室は、高さ５．５ｃｍ，幅７５ｃｍおよび長さが８５０
ｃｍである。実験室の手前に１５０ｃｍの安定室があ
る。典型的な実験におけるレイノルズ数は、中心線での
速度６〜１０ｍ／ｓｅｃに対応し、１０，８００から１
８，０００の範囲内にある。パターンは、実験室の床部
分にのみ張付けられる。
【００２６】表１は、抗力の減少を生じた実験のパター
ンの寸法をミリメートル単位で表にしたものであり、表
２は、抗力の増大を生じた実験のパターンの寸法を表に
したものである。設計例２は、ずれ「ｅ」を固定してま
たは定数として、および「ｅ」が平均値を示す場合には
無作為にとって算出したものである。設計例３および設
計例４は、ずれ「ｅ」を固定して算出したものである。
【００２７】
【表１】
【表２】 以下の結果は、抗力の減少を達成するために設計例２を
用いて得られたものである。ここで流れの速度が与えら
れた（７ｍ／ｓｅｃとして、１壁単位は約０．０５ｍｍ
に等しいとして）とき、ずれは無作為に取っている（す
なわち不規則にずれたパターンとして）。
【００２８】
【表３】 ずれを固定したとき（すなわち、図２に示すような均一
なずれのパターン）に抗力の減少をもたらした、しかし
ながら同一の実験条件のもとでは、その減少は、ずれが
不規則なときよりも非常に小さかった。不規則化はま
た、パターンのＶ字型に適用されたのと同様に突起の高
さに対して適用することができる。
【００２９】以下の結果は、混合（すなわち抗力の増
大）の場合に得られる。
【００３０】
【表４】 混合の場合においては、後続列の突起と先行列の突起と
のあいだのずれ「ｅ」（すなわち縦列間のずれ）は、ゼ
ロである。言い換えれば、混合は突起がずれていないと
きに促進される。この特徴を持つパターンは熱交換をす
る表面などに適している。
【００３１】突起がずれている場合には、本発明は、上
述した実験で示された導管流とともに、パイプおよび任
意の断面を持つダクトのような任意の流体装置、飛行機
の胴体、ボート、船舶などのような入れ物、および翼に
適用できる。さらにまた、本発明はロールペアと相互作
用する攪乱の目的に適う大きさと配置に対応するＭＥＭ
Ｓ、圧電機および電気力学的手段を用いることで達成さ
れる能動的攪乱に適用することができる。
【００３２】列中のＶ型要素の位置は不規則化してもよ
い。すなわち、列の中心線にたいする列中の要素の位置
は不規則に前後してもよい。２種類の不規則化は、実際
的に考えると、何度かの不規則化の後に無理やりパター
ンを繰り返すことで得られる。
【００３３】抗力減少のための上述の結果は、パターン
素材を風洞の実験室のただ床部分にのみ張付けて得られ
た結論である。もしパターン素材が例えはダクトやパイ
プなどの全壁に張付けられた場合には、抗力の減少は
（非線形的な考察に基づいて）抗力減少の単純な直感的
加算を陵駕して達成されるだろう。最適の条件において
は（与えられた例では７ｍ／ｓｅｃ）、抗力の減少は３
０％の超過が期待される。混合の同様の増大が、全壁に
適切なパターンを張付けたときに期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従った突出を含む壁の一部を
示す図である。
【図２】図２は、図１の２−２の線に沿って切取られた
壁の断面図である。
【図３】図３は、その断面が流れの方向に対して垂直に
取られた、壁に接する流体の流れを示す断面図である。
【図４】図４は、図３に示された流体の流れ場の略平面
図であり、矢筈模様の波動を持つ壁境近傍のストリーク
スまたはロールを示す図である。
【図５】図５は、その波動を示す、壁に沿った断面図で
ある。
【図６】図６は、その波動の変化形を示す図である。
【符号の説明】
５０ 乱流制御装置 ５１ 表面 ５２ 壁 ５３ 流れ場の方向 ５４ 配列 ５５ 突起 ５６ 突起の先端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルシアン ワイ． ブロニッキ イスラエル国 ヤヴネ ブロッシュ スト リート ５ (72)発明者 ユージーン レヴィチ イスラエル国 テルアヴィヴ アパートメ ント62 ラヴ アシ ストリート 15 (72)発明者 ステゥーア カールソン アメリカ合衆国 02906 ロードアイラン ド州 プロヴィデンス ローレル アヴェ ニュー 31

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 壁表面に隣接して流れの方向に延びるロ
    ールペアすなわちストリークスの機構によって特徴づけ
    られる、壁表面に隣接する乱流壁領域(turbulent wall
    region) を有する、境界層又は壁境界流体の流れ場に存
    在する乱流を制御する方法であって、 該方法が、前記ロールペアの生成を促進又は抑制する攪
    乱を、受動的な手段によって前記壁領域に導入すること
    によって、流れ場内に存在する乱流を増大又は減少させ
    ることよりなる方法。
  2. 【請求項２】 流れ強度と機能的に関係した直径を有
    し、流れの方向に延び、壁に隣接して位置するロールペ
    アすなわちストリークスの機構によって特徴づけられる
    乱流壁領域(turbulent wall region) を有する、境界層
    又は壁境界流体の流れ場に存在する乱流を増加させる方
    法であって、 該方法が、前記ロールペアの生成を促進する受動的攪乱
    を前記壁領域に導入することよりなる方法。
  3. 【請求項３】 流れ強度と機能的に関係した直径を有し
    て、壁表面に隣接して存在するロールペアすなわちスト
    リークスの機構によって特徴づけられる、前記壁表面に
    隣接した流体流れ場の乱流壁領域(turbulent wall regi
    on) の乱流抗力(turbulent drag)を減少させる装置であ
    って、 該装置が、前記ロールペアの生成を抑制する受動的攪乱
    を、前記壁領域に導入する手段からなる装置。
  4. 【請求項４】 前記手段が、前記表面上に形成された突
    出又は前記表面内部に形成されたキャビティの二次元配
    列の形態をとっている、請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 該配列が、流体が流れる方向に垂直な方
    向に並んで延びる縦列内に配置された複数の突出から成
    り、かつ、後続列の前記突出が先行列の前記突出に対し
    てずらして配置されている、請求項３に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記突出が規則的にずらして配置されて
    いる、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記突出が不規則的にずらして配置され
    ている、請求項３に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記突出が、５〜１５壁単位の距離範囲
    で流れの中に突出し、ここで前記壁単位は、粘度を、密
    度と応力(shear stress)の積の平方根で割ったものであ
    る、請求項５に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記突出がＶ型を成し、かつ、前記突出
    の先端が、流れの上流方向を向いている、請求項８に記
    載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記突出の先端の角度が５０〜９０°
    の範囲内にある、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 列中の前記突出のピッチが、約２００
    〜３００壁単位につき１突起の範囲内である、請求項９
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 流体の流れの方向の前記突出のピッチ
    が、２００〜４００壁単位につき１列の範囲内である、
    請求項９に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記突出の流体の流れ方向の寸法が、
    １５０〜２５０壁単位の範囲内にある、請求項９に記載
    の装置。
  14. 【請求項１４】 流れ強度と機能的に関係した直径を有
    し、流れの方向に延び、壁に隣接して位置するロールペ
    アすなわちストリークスの自然的機構によって特徴づけ
    られる乱流壁領域(turbulent wall region) を有する、
    境界層又は壁境界流体の流れ場に存在する乱流を増加さ
    せる装置であって、 該装置が、前記ロールペアの生成を促進する受動的攪乱
    を前記壁領域に導入することよりなる装置。
  15. 【請求項１５】 流れ強度と機能的に関係した直径を有
    して、壁表面に隣接して存在するロールペアすなわちス
    トリークスの自然的機構によって特徴づけられる、前記
    壁表面に隣接した流体流れ場の乱流壁領域(turbulent w
    all region)の乱流抗力(turbulent drag)を増加させる
    装置であって、 該装置が、前記ロールペアの生成を促進させる受動的攪
    乱を、前記壁領域に導入する手段からなる装置。
  16. 【請求項１６】 前記手段が、前記表面上に形成された
    突出又は前記表面内部に形成されたキャビティの二次元
    配列の形態をとっている、請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 該配列が、流体が流れる方向に垂直な
    方向に並んで延びる列内に配置された複数の突出から成
    り、かつ、後続列の前記突出が先行列の前記突出に対し
    て前後同じ位置に配置されている、請求項１５に記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】 前記突出が、５〜１５壁単位の距離範
    囲で流れの中に突出し、ここで前記壁単位は、粘度を、
    密度と応力(shear stress)の積の平方根で割ったもので
    ある、請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記突出がＶ型を成し、かつ、前記突
    出の先端が、流れの上流方向を向いている、請求項１８
    に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記突出の先端の角度が５０〜９０°
    の範囲内にある、請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 列中の前記突出のピッチが、２００〜
    ３００壁単位につき１突起の範囲内である、請求項１９
    に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 流体の流れの方向の前記突出のピッチ
    が、２００〜４００壁単位につき１列の範囲内である、
    請求項１９に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記突出の流体の流れ方向の寸法が、
    １５０〜２５０壁単位の範囲内にある、請求項１９に記
    載の装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002266816A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Japan Atom Energy Res Inst 乱流摩擦抵抗低減表面
JP2013086571A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Suzuki Motor Corp 車体後部構造

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5992465A (en) * 1996-08-02 1999-11-30 Jansen; Robert C. Flow system for pipes, pipe fittings, ducts and ducting elements
DE19654367A1 (de) * 1996-12-24 1998-06-25 Behr Gmbh & Co Verfahren zum Anbringen von Laschen und/oder Vorsprüngen an einem Feinblech und Feinblech mit Laschen und/oder Vorrichtungen sowie Rechteckrohr aus Feinblechen
EP0989307B1 (de) * 1998-09-24 2005-06-29 ALSTOM Technology Ltd Strömungskanal zum Durchtritt einer Zwei-Phasen Strömung
DE19925604C1 (de) * 1999-06-04 2001-01-11 Hermann Christiansen Vorrichtung für fließende Gewässer
DE10127084B4 (de) * 2000-06-17 2019-05-29 Mahle International Gmbh Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE10162198A1 (de) * 2000-12-19 2002-08-08 Denso Corp Wärmetauscher
US7410324B2 (en) * 2003-08-08 2008-08-12 Tucker Randall L Bio-passage for disrupting laminar flow
KR100603053B1 (ko) * 2004-12-21 2006-07-20 한국항공우주연구원 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관
US20070062679A1 (en) * 2005-06-30 2007-03-22 Agee Keith D Heat exchanger with modified diffuser surface
US8113469B2 (en) * 2006-02-21 2012-02-14 University Of Alabama Passive micro-roughness array for drag modification
US20070284848A1 (en) * 2006-05-23 2007-12-13 Nike, Inc. Drag-reducing structure
BRPI0713521A2 (pt) * 2006-06-23 2012-02-14 Hans Christian Behm escoadouro ajustável para instalações de barragem hidroéletrica
EP1905487A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-02 Friend for Golfers GmbH A flyable object and a method of manufacturing the same
US8794574B2 (en) * 2007-03-30 2014-08-05 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Micro-array surface for passive drag modification
EP2167380B1 (en) * 2007-06-15 2015-03-25 Airbus Operations GmbH Engine nacelle of an aircraft comprising a vortex generator arrangement
US8033325B2 (en) * 2007-07-24 2011-10-11 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat dissipation apparatus with coarse surface capable of intensifying heat transfer
US7845396B2 (en) * 2007-07-24 2010-12-07 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat dissipation device with coarse surface capable of intensifying heat transfer
DE102007036999A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-19 Nord-Micro Ag & Co. Ohg Ausströmventil für ein Luftfahrzeug
US7937929B2 (en) * 2007-11-16 2011-05-10 Pratt & Whitney Canada Corp. Exhaust duct with bypass channel
GB0803730D0 (en) * 2008-02-29 2008-04-09 Airbus Uk Ltd Shock bump array
GB0803719D0 (en) * 2008-02-29 2008-04-09 Airbus Uk Ltd Aerodynamic structure with asymmetrical shock bump
CN101318553B (zh) * 2008-05-28 2010-08-04 中国航天空气动力技术研究院 一种机翼流动控制装置
DE102008033861A1 (de) * 2008-07-19 2010-01-21 Mtu Aero Engines Gmbh Schaufel einer Strömungsmaschine mit Vortex-Generator
US8668166B2 (en) * 2009-01-29 2014-03-11 The Boeing Company Shape memory riblets
US8246103B2 (en) * 2009-06-26 2012-08-21 Demetrios Tavlarides Automotive air deflector, and a system thereof
US8733702B1 (en) 2009-12-02 2014-05-27 The Boeing Company Reduced solar absorptivity applique
DE102010007570A1 (de) * 2010-02-10 2011-08-11 ThyssenKrupp Nirosta GmbH, 47807 Produkt für strömungstechnische Anwendungen, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung eines solchen Produkts
KR101221283B1 (ko) * 2010-06-15 2013-01-10 위니아만도 주식회사 냉장고
FR2968272B1 (fr) * 2010-12-06 2013-07-12 Eurocopter France Element de structure ameliore d'un giravion pour diminuer la trainee aerodynamique.
US9275671B2 (en) 2011-06-09 2016-03-01 Case Western Reserve University Optical information storage medium
DK2882988T3 (da) * 2012-08-07 2021-01-04 Ge Oil & Gas Uk Ltd Fleksibelt rørlegeme og fremgangsmåde til tilvejebringelse heraf
RU2518994C1 (ru) * 2012-12-10 2014-06-10 Андрей Николаевич Белоцерковский Обтекаемая поверхность
CA2944833C (en) * 2013-04-05 2021-08-10 Andy Bacon Improvements in the fuel efficiency of road vehicles
US20140318657A1 (en) * 2013-04-30 2014-10-30 The Ohio State University Fluid conveying apparatus with low drag, anti-fouling flow surface and methods of making same
CN103711753B (zh) * 2013-12-31 2015-10-07 中国科学院工程热物理研究所 一种抑制激波作用下边界层分离的涡流发生器结构
LT3129720T (lt) * 2014-04-07 2020-11-10 Prihoda S.R.O. Oro kondicioneriaus difuzorius, skirtas paskirstyti orą
US9308987B1 (en) * 2014-05-15 2016-04-12 The Curators Of The University Of Missouri Drag reduction utilizing driven micro-cavities
CA2949257C (en) * 2016-02-12 2020-12-22 The Boeing Company Laminar flow panel
GB2556110B (en) * 2016-11-21 2020-04-01 Dyson Technology Ltd Compressor blade surface patterning
US10175003B2 (en) * 2017-02-28 2019-01-08 General Electric Company Additively manufactured heat exchanger
WO2018165313A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 President And Fellows Of Harvard College Aerodynamic devices for enhancing lift and reducing drag
US10823511B2 (en) * 2017-06-26 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Manufacturing a heat exchanger using a material buildup process
US11505310B2 (en) * 2017-12-21 2022-11-22 Airbus Operations Gmbh Flow body for a vehicle with a compressible skin
CN108253686B (zh) * 2018-01-31 2019-11-29 合肥华凌股份有限公司 冰箱、冰箱的箱胆、冰箱的风道及其导流筋设计方法
EP3733456B1 (en) * 2018-07-02 2021-04-28 Thule Sweden AB Load carrier
US11149766B2 (en) 2018-08-24 2021-10-19 Quest Engines, LLC Controlled turbulence system
US11318480B2 (en) * 2019-03-04 2022-05-03 Kennametal Inc. Centrifuge feed pipes and associated apparatus
US11614106B2 (en) * 2019-08-21 2023-03-28 Lockheed Martin Corporation Partially submerged periodic riblets
CN114148508A (zh) * 2021-12-28 2022-03-08 中国航天空气动力技术研究院 一种用于抑制边界层干扰流动分离的控制装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1994045A (en) * 1932-06-16 1935-03-12 Nelson Henry Wade Airplane
FR794841A (fr) * 1934-11-28 1936-02-26 Perfectionnements apportés aux surfaces travaillant sur les fluides: pales d'hélices, plans d'aéroplanes, etc.
US2800291A (en) * 1950-10-24 1957-07-23 Stephens Arthur Veryan Solid boundary surface for contact with a relatively moving fluid medium
US3741285A (en) * 1968-07-09 1973-06-26 A Kuethe Boundary layer control of flow separation and heat exchange
US4455045A (en) * 1981-10-26 1984-06-19 Wheeler Gary O Means for maintaining attached flow of a flowing medium
SE445326B (sv) * 1983-04-05 1986-06-16 Malmstroem Anders E H Sett och anordning for forhindrande av veggturbulens
DE3534293A1 (de) * 1985-09-26 1987-04-02 Messerschmitt Boelkow Blohm Einrichtung zur verringerung des reibungswiderstandes
IL98740A (en) * 1990-07-09 1997-02-18 Orlev Scient Computing Ltd Method for controlling turbulence
US5263793A (en) * 1991-11-19 1993-11-23 Ormat Industries, Ltd. Method of and apparatus for controlling turbulence in a wall-bounded fluid flow field
CA2150628A1 (en) * 1994-06-02 1995-12-03 Lawrence Sirovich Method of and apparatus for controlling turbulence in boundary layer and other wall-bounded fluid flow fields
CA2169230A1 (en) * 1995-02-13 1996-08-14 Lawrence Sirovich Method of and apparatus for controlling turbulence in boundary layer and other wall-bounded fluid flow fields

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002266816A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Japan Atom Energy Res Inst 乱流摩擦抵抗低減表面
JP2013086571A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Suzuki Motor Corp 車体後部構造

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RU2191931C2 (ru) 2002-10-27
IL122505A (en) 2000-10-31
CA2224041A1 (en) 1998-06-09
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IL122505A0 (en) 1998-06-15
EP0850832A1 (en) 1998-07-01

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