KR20080113019A - Apparatus and method for reducing fluid drag on a submerged surface - Google Patents

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도널드 피. 스텁브레필드
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Abstract

An apparatus and method for reducing surface friction drag on the hull of a surface vessel by entraining air into water flowing in the boundary layer flow along the hull. The apparatus creates a reduced pressure region by diverting a first portion of the flow away from the surface of the hull. An air pocket is formed in the reduced pressure region and a second portion of the flow is directed through the air pocket by nozzles, which acts as a plunging jet and entrains air into the boundary layer. ® KIPO & WIPO 2009

Description

잠수된 표면에서 유체 드래그를 감소시키기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING FLUID DRAG ON A SUBMERGED SURFACE}Apparatus and method for reducing fluid drag on submerged surfaces {APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING FLUID DRAG ON A SUBMERGED SURFACE}

본 발명은 물에서 이동하는 배의 선체에서 표면 마찰 드래그를 감소하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for reducing surface friction drag in the hull of a ship moving in water.

표면 마찰 드래그 또는 "스킨 마찰" 드래그는 물에서 수상선을 추진하기 위해 필요한 전체 동력의 상당한 성분이다. 표면 마찰 드래그를 감소시킴에 따라 배는 보다 높은 속도 및/또는 보다 효율적으로 이동할 수 있다. 따라서, 표면 마찰 드래그를 감소시키는 것은 수상선과 잠수함에 대한 배의 선체 설계 분야에 있어서 상당한 연구 분야이다. Surface friction drag or "skin friction" drag is a significant component of the total power required to propel a watership in water. As the surface friction drag is reduced, the ship can move at higher speeds and / or more efficiently. Thus, reducing surface friction drag is a significant area of research in the field of ship hull design for sea vessels and submarines.

특정 배의 선체에서 표면 마찰 드래그의 크기는 선체가 이동되는 액체(순수한 물 또는 염수)의 점성도, 액체의 밀도 및 액체와 선체의 잠수된 표면 사이의 표면 장력에 의존된다. The magnitude of the surface friction drag on a particular ship's hull depends on the viscosity of the liquid (pure water or saline) to which the hull is moved, the density of the liquid and the surface tension between the liquid and the submerged surface of the hull.

도 2에 도식적으로 도시된 바와 같이, 표면 마찰 드래그의 효과는 "경계 층(22)"에서 중점되며, 액체의 층 내에서 모멘텀이 선체(14)의 표면(16)으로부터 액체(12)로 전달된다. 모멘텀 전달은 선체(14)의 표면(16)에 가장 인접한 액체의 일부분에서 가장 크며, 경계 층(22)의 변부(26)에서 감소된다. 경계 층(22)에서 모멘텀의 전달로 인해 난류(turbulence) 뿐만 아니라 선체(14)의 표면(16)에 대한 물(12)의 속도가 감소된다. 속도 구배(velocity gradient, 24)는 경계 층(26)의 변부로부터 선체(14)의 표면(16)까지 물(12)의 상대 속도가 감소되는 것으로 도시된다. 상대 속도는 각각의 화살표의 길이로 표시된다. As shown schematically in FIG. 2, the effect of surface friction drag is centered in the "boundary layer 22", with momentum transferred from the surface 16 of the hull 14 to the liquid 12 in the layer of liquid. do. Momentum transfer is greatest at the portion of the liquid closest to the surface 16 of the hull 14 and is reduced at the edge 26 of the boundary layer 22. The transfer of momentum in the boundary layer 22 reduces the velocity of water 12 with respect to the surface 16 of the hull 14 as well as turbulence. Velocity gradient 24 is shown as the relative velocity of water 12 decreases from the edge of boundary layer 26 to the surface 16 of hull 14. Relative speed is indicated by the length of each arrow.

표면 마찰 드래그를 감소시키는 한 수단은 경계 층(22)에서 유체의 밀도와 점성도가 감소되도록 가스를 경계 층(22)으로 유입시키는 것이다. 가스의 상대적으로 낮은 밀도와 점성도로 인해 모멘트 전달이 작아지고 이에 따라 표면 마찰 드래그가 작아진다. 이러한 기술은 종종 종래 기술에서 "공기 윤활(air lubrication)"로 언급된다. One means of reducing surface friction drag is to introduce gas into the boundary layer 22 such that the density and viscosity of the fluid in the boundary layer 22 is reduced. The relatively low density and viscosity of the gas results in less moment transfer and hence less surface friction drag. This technique is often referred to as "air lubrication" in the prior art.

공기 윤활은 호버크라프트(hovercraft)에서 성공적으로 이용되어져 왔으며, 상기 호버크라프트 내에서 배는 공기의 큰 쿠션의 꼭대기에 위치된다. 공기 쿠션은 상당한 드래프트(draft)를 가진 배에 실용적이지 못하지만 수압이 깊이에 따라 증가되기 때문에 공기 쿠션은 물의 표면으로 신속히 떠오른다. 상당량의 동력이 공기 쿠션을 하향으로 수 인치의 물속으로 밀어 넣기 위해 요구된다. 이러한 문제점은 상대적으로 큰 공기 쿠션 대신에 공기의 작은 거품(즉 미세 거품)을 이용함으로써 부분적으로 해결된다. 작은 거품은 큰 공기 쿠션에 비해 수중에서 보다 느리게 떠오른다. Air lubrication has been used successfully in hovercrafts, where ships are positioned on top of large cushions of air. Air cushions are not practical for ships with significant drafts, but air cushions quickly rise to the surface of the water as water pressure increases with depth. A significant amount of power is required to push the air cushion down several inches into the water. This problem is partially solved by using small bubbles of air (ie microbubbles) instead of relatively large air cushions. Small bubbles rise more slowly in water than large air cushions.

실질적으로 미세-거품을 이용하는 것은 매우 어려운 것으로 입증되었다. 종 래 기술에 따른 발명들은 표면 마찰을 감소시키기 위해 미세-거품을 성공적으로 이용하는데 있어서 3가지의 주요한 기술적 문제점에 직면하였으며, 이러한 문제점은 (1) 경계 층의 상당 부분을 채우기 위해 충분한 체적 비율로 미세-거품을 주입하는 것, (2) 경계 층으로부터 미세-거품이 이동되는 것을 방지하는 것 및 (3) 배의 속도가 가변됨에 따라 미세-거품의 체적 흐름 속도를 조절하는 것으로 구성된다. Practically using micro-bubbles has proven very difficult. The inventions according to the prior art have faced three major technical problems in the successful use of micro-bubbles to reduce surface friction, which are (1) at a sufficient volume fraction to fill a substantial part of the boundary layer. Injecting the micro-bubbles, (2) preventing the micro-bubbles from moving out of the boundary layer, and (3) adjusting the volume flow rate of the micro-bubbles as the speed of the vessel is varied.

대부분의 종래 기술에 따른 공기 윤활 시스템은 미세-거품의 체적을 공급하기 위하여 펌프 또는 가압식 공기를 이용한다. 이러한 해결 방법은 몇몇의 경우에 있어서 적합하지 못하다. 먼저, 동력이 공기를 퍼올리거나 또는 가압하기 위해 소비되어야 한다. 이러한 경우, 공기를 퍼올리거나 가압하기 위해 소모된 동력은 감소된 표면 마찰 드래그로부터 동력 절감(power saving)을 상쇄시킨다. 둘째로, 퍼올려지거나 또는 가압된 공기를 경계 층으로 주입하기가 매우 어렵다. 일반적인 경계 층은 공기가 종래의 시스템으로 주입되는 배의 선수에 인접한 위치에서 오직 수 밀리미터이다. 제공된 미세-거품은 적어도 1 밀리미터의 직경을 가지며, 경계 층의 흐름 방향(F)에 대해 각을 형성하여 주입되고, 미세-거품이 경계 층을 통과하여 자유-흐름 수 영역으로 흐르는 것을 방지하기가 매우 어렵다. 셋째로, 종래 기술은 배의 속도에 비례하여 가변되는 미세-거품에 대한 주입 흐름 속도를 제공하지 못한다. 이에 따라 미세-거품의 주입 속도는 오직 한 속도에서만 이상적이다. 그 외의 다른 모든 속도에서, 주입 속도는 이상적인 속도보다 빠르거나 느리다. Most prior art air lubrication systems use pumps or pressurized air to supply the volume of micro-bubbles. This solution is not suitable in some cases. First, power must be consumed to pump air or pressurize it. In this case, the power consumed to blow up or pressurize the power offsets the reduced surface friction drag. Secondly, it is very difficult to infuse blown or pressurized air into the boundary layer. The typical boundary layer is only a few millimeters at a location adjacent to the bow of the ship where air is injected into the conventional system. The micro-bubbles provided have a diameter of at least 1 millimeter and are injected at an angle to the flow direction F of the boundary layer, and it is difficult to prevent the micro-bubbles from flowing through the boundary layer into the free-flowing number region. Very difficult. Third, the prior art does not provide injection flow rates for micro-bubbles that vary in proportion to the speed of the vessel. The rate of injection of the micro-bubbles is thus ideal only at one rate. At all other speeds, the infusion rate is faster or slower than the ideal rate.

미국 특허 제 6,125,781호에 공개된 시스템과 같이 그 외의 다른 종래 기술의 공기 윤활 시스템은 배의 선체의 잠수된 표면에서 하나 이상의 포트를 가지며 마주보는 단부에 공기 중으로 개방된 튜브를 이용하여 배의 선체의 경계 층으로 물의 흐름을 통하게 하는 것으로 구성된다. 이러한 종래의 시스템에서, 공기는 포트를 통해 경계 층으로 흡입되는 것으로 가정된다. Other prior art air lubrication systems, such as the system disclosed in U.S. Patent No. 6,125,781, have one or more ports at the submerged surface of the ship's hull and use tubes open to the air at opposite ends of the ship's hull. It consists of passing the flow of water to the boundary layer. In this conventional system, it is assumed that air is drawn into the boundary layer through the port.

이러한 가설은 결함이 있는 가정에 기초한다. 이러한 타입의 시스템은 고속으로 이동하는 매우 얕은 드래프트(very shallow draft)에 따라 배에서만 작동된다. 예를 들어 배가 시간 당 90.6 마일의 속도에 도달될 때까지 공기는 3.973 인치의 드래프트를 가진 배의 선체를 따라 경계 층으로 흡입되지 않는다. 이는 대부분의 수상선이 수행 가능한 속도는 아니다. This hypothesis is based on faulty assumptions. This type of system works only on ships with very shallow drafts moving at high speeds. For example, air is not drawn into the boundary layer along the hull of a ship with a draft of 3.973 inches until the ship reaches a speed of 90.6 miles per hour. This is not the speed that most aquatic vessels can perform.

표면 드래그를 감소시키기 위한 그 외의 다른 종래 기술의 시스템은 종래 기술에서는 고성능 배에서 주요하게 이용되는 환기식 스텝 차인(ventilated step chine)으로 언급된다. 환기식 스텝 차인의 실시예는 미국 특허 제 5,452,676호에 기술된다. 환기식 스텝 차인이 몇몇의 성능 및 효율 개선을 제공할지라도 종래 기술의 환기식 스텝 차인은 상당량의 공기를 경계 층으로 혼입시키지 못한다. 이에 따라 종래 기술의 환기식 스텝 차인은 스텝의 부분에서 물과 공기의 터뷸런스 믹싱(turbulent mixing)을 형성하지 못한다. 종래의 환기식 스텝 차인은 단지 선체의 유효 표면 영역을 감소시키며, 이에 따라 물의 마찰 효과는 상대적으로 작은 영역에 작용된다. 이러한 감소는 오직 선체의 전체 표면 영역의 작은 퍼센트이며, 이에 따라 환기식 스텝 차인은 작은 표면 마찰 감소를 제공한다. Other prior art systems for reducing surface drag are referred to in the prior art as ventilated step chines, which are mainly used in high performance vessels. An example of a vented step chine is described in US Pat. No. 5,452,676. Although ventilated step chines provide some performance and efficiency improvements, prior art ventilated step chines do not incorporate significant amounts of air into the boundary layer. Accordingly, the prior art ventilated step chine does not form turbulent mixing of water and air at the portion of the step. Conventional ventilated step chines only reduce the effective surface area of the hull, so that the friction effect of the water acts on a relatively small area. This reduction is only a small percentage of the total surface area of the hull, whereby the ventilated step chine provides a small reduction in surface friction.

따라서, 보다 적합한 속도에서 기능을 하는 드래프트와 시스템을 가진 다양한 배의 경계 층으로 공기 거품을 혼입시킬 수 있는 효율적인 공기 윤활 시스템이 요구된다. Therefore, there is a need for an efficient air lubrication system capable of incorporating air bubbles into various vessel boundary layers with drafts and systems functioning at more suitable speeds.

본 발명은 일차 유체가 일차 유체를 통해 이동하는 물체의 표면에 인접한 경계 층 내에서 흐르는 동안 이차 유체를 일차 유체로 혼입하는 장치를 포함한다. 이러한 장치는 물체의 표면으로부터 이격되도록 일차 유체의 제 1 부분을 방향 전환시키는 흐름 전환 부재를 포함하고, 이에 따라 물체의 표면과 일차 유체의 제 1 부분 사이에 감소된 압력 영역이 제공된다. 또한 상기 장치는 이차 유체가 감소된 압력 영역으로 흐르게 하는 개구부를 포함하고, 유입부로부터 다운스트림에 위치된 노즐의 어레이를 포함하며, 유입부를 통해 일차 유체의 제 2 부분이 흐른다. 일차 유체의 제 2 부분은 노즐을 통과함에 따라 가속된다. 노즐은 감소된 압력 영역을 통해 일차 유체의 제 2 부분을 안내하도록 방향 설정되며, 이에 따라 이차 유체의 적어도 일부분이 일차 유체의 일부분으로 혼입된다. The present invention includes an apparatus for incorporating a secondary fluid into the primary fluid while the primary fluid flows in the boundary layer adjacent the surface of the object moving through the primary fluid. Such an apparatus includes a flow diverting member that redirects the first portion of the primary fluid to be spaced apart from the surface of the object, thereby providing a reduced pressure region between the surface of the object and the first portion of the primary fluid. The apparatus also includes an opening for allowing secondary fluid to flow into the reduced pressure region, and includes an array of nozzles located downstream from the inlet, through which the second portion of the primary fluid flows. The second portion of the primary fluid is accelerated as it passes through the nozzle. The nozzle is directed to guide the second portion of the primary fluid through the reduced pressure region, whereby at least a portion of the secondary fluid is incorporated into the portion of the primary fluid.

그 외의 다른 실시예에서, 본 발명은 선체가, 일차 유체 내에 적어도 부분적으로 잠수되는 표면을 포함하는, 일차 유체를 통해 추진되도록 설계된 물체의 선체 상에서 마찰 드래그를 감소시키기 위한 방법을 포함한다. 이러한 방법은 물체의 표면으로부터 이격되는 방향으로 일차 유체의 제 1 부분을 방향 전환시키는 단계를 포함하고, 이에 따라 물체의 표면과 일차 유체의 제 1 부분 사이에 위치된 감소된 압력 영역이 제공된다. 이차 유체를 감소된 압력 영역으로 흐르도록 하는 개구부가 제공되며, 이차 유체는 일차 유체보다 낮은 밀도를 가진다. 이차 유체의 적어도 일부분은 일차 유체의 제 2 부분을 감소된 압력 영역을 통해 안내함으로써 일차 유체의 일부분으로 혼입된다. In other embodiments, the present invention includes a method for reducing friction drag on a hull of an object designed to be propelled through the primary fluid, the hull comprising a surface that is at least partially submerged in the primary fluid. The method includes redirecting the first portion of the primary fluid in a direction away from the surface of the object, thereby providing a reduced pressure region located between the surface of the object and the first portion of the primary fluid. An opening is provided to allow the secondary fluid to flow into the reduced pressure region, where the secondary fluid has a lower density than the primary fluid. At least a portion of the secondary fluid is incorporated into the portion of the primary fluid by guiding the second portion of the primary fluid through the reduced pressure region.

도 1은 추진 방향 D으로 수중에서 이동하는 배를 도시하는 도면.1 shows a ship moving underwater in a pushing direction D. FIG.

도 2는 도 1로부터 상세 영역 2-2를 도시하는 도면.FIG. 2 is a diagram showing detail region 2-2 from FIG. 1; FIG.

도 3은 혼입 장치의 제 1 실시예의 하측을 도시하는 도면.3 shows a lower side of the first embodiment of the mixing apparatus;

도 4는 도 3의 선 4-4를 따라 절단한 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line 4-4 of FIG.

도 5는 하측 및 후방으로부터 도시한, 혼입 장치의 제 2 실시예를 도시하는 도면.5 shows a second embodiment of the incorporation device, shown from the lower side and the rear side;

도 6은 혼입 장치의 저면도.6 is a bottom view of the mixing device.

도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 절단한 단면도.7 is a cross-sectional view taken along the line 7-7 of FIG.

도 8은 하측 및 후방으로부터 도시한, 혼입 장치의 제 3 실시예와 통합된 배를 도시하는 도면.8 shows a ship integrated with a third embodiment of the incorporation device, shown from the lower side and the rear side;

도 9는 도 8의 선 9-9를 따라 절단한 단면도. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 of FIG. 8.

본 발명에 따르는 혼입 장치(entrainment device)의 원리 및 작동은 첨부된 설명과 도면에 따라서 보다 잘 이해될 것이다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 적어도 하나의 도면에 관한 기술 내용에 언급되는 도면 부호가 명세서 내에서 추가 도면에 관한 특정 도면부호 없이 추가 도면에 도시된다. "상부(above)" 및 "하부(below)"와 같은 본 발명의 요소들의 상대 위치를 기술하기 위해 본 명세서와 청구항에 사용된 용어는 도 4, 7 및 9에 도시된 방향으로 본 발명을 언급하기 위함이다. The principle and operation of the entrainment device according to the invention will be better understood according to the accompanying description and the drawings. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To aid the understanding of the present invention, reference numerals referred to in the description of at least one of the drawings are shown in the additional drawings without specific reference to the additional drawings in the specification. The terminology used in this specification and in the claims to describe the relative position of elements of the invention, such as “above” and “below,” refers to the invention in the directions shown in FIGS. 4, 7 and 9. To do this.

도 3 및 도 4에 따라서, 도면부호(30)는 본 발명의 혼입 장치(30)를 나타낸다. 혼입 장치(30)는 배(10)의 선체(hull, 14)의 일부분으로 형성되거나 또는 형성된 선체에 대해 개조될 수 있다. 혼입 장치(30)는 유입부(inlet, 34), 흐름 변환 부재(flow diverting member, 36), 복수의 노즐(37) 및 기저부(38)를 포함한다. 명세서와 청구항에 사용된 용어 "노즐"은 유체의 흐름을 안내하기 위한 장치를 의미하며 유체의 속도를 가변시키는 노즐로 한정되지는 않는다. 3 and 4, reference numeral 30 denotes the mixing device 30 of the present invention. The incorporation device 30 may be formed as part of the hull 14 of the ship 10 or may be retrofitted to the formed hull. The mixing device 30 includes an inlet 34, a flow diverting member 36, a plurality of nozzles 37 and a base 38. The term "nozzle" as used in the specification and claims means an apparatus for guiding the flow of fluid and is not limited to nozzles that vary the speed of the fluid.

혼입 장치(30)가 잠수되고 개방된 수로(open waterway) 내에서 이동되는 배(10)의 일부분이기 때문에, 혼입 장치(30)는 작은 물체로부터의 충격을 적절히 견딜 수 있는 내구성을 가지며 부식에 대한 저항성을 가지도록 설계되어야 한다. 따라서, 혼입 장치(30)는 강성의 플라스틱 또는 부식-방지 특성을 가진 금속으로부터 제조되는 것이 선호된다. Since the mixing device 30 is part of a ship 10 that is submerged and moved in an open waterway, the mixing device 30 has the durability to adequately withstand impacts from small objects and is resistant to corrosion. It must be designed to be resistant. Thus, the incorporation device 30 is preferably made from rigid plastic or metal with corrosion-resistant properties.

도 1에 도시된 바와 같이, 혼입 장치(30)는 배(10)의 선체(14)를 따라, 바람직하게 배(10)의 선수(bow, 18)에 인접하게 위치되도록 설계된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 표면 마찰 감소의 특성(surface friction reduction benefit)은 혼입 장치(30)의 다운스트림으로부터 구현된다. 따라서, 배(10)의 선수에 인접한 위치에 혼입 장치(30)를 배치시킴에 따라 혼입 장치(30)의 선호되는 효과가 최대화 된다. As shown in FIG. 1, the incorporation device 30 is designed to be positioned along the hull 14 of the ship 10, preferably adjacent the bow 18 of the ship 10. As described herein, the surface friction reduction benefit is implemented from downstream of the incorporation device 30. Thus, placing the incorporation device 30 in a position adjacent the bow of the ship 10 maximizes the preferred effect of the incorporation device 30.

도 4는 선체(14)의 하측 표면(16)으로부터 경계 층(22)까지 하부를 향하여 돌출되고 선체(14)에 부착된 혼입 장치(30)를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 물은 방향(F)으로 흐른다. 경계 층(22) 내에서 혼입 장치(30)를 향하여 흐르는 물은 경계 층 흐름의 2개의 부분, 유입 흐름 스트림(50)과 방향 전환된 흐름 스트림(52)과 같이 도 4에 도시된 방식으로 흐른다. 4 shows the incorporation device 30 protruding downward from the lower surface 16 of the hull 14 to the boundary layer 22 and attached to the hull 14. As shown in FIG. 4, water flows in the direction F. FIG. The water flowing towards the incorporation device 30 in the boundary layer 22 flows in the manner shown in FIG. 4 as two parts of the boundary layer flow, the inflow stream stream 50 and the redirected flow stream 52. .

물이 유입부(34)로 도달됨에 따라 유입 흐름 부분(50)은 개구부(35)를 통해 유입부(34)로 이동되며, 노즐(37)을 통해 안내된다. 유입부(34)의 형태는 배(10)의 드래프트(draft) 및 정상 작동 속도에 의존하여 가변될 수 있으며, 바람직하게 드래그(drag)를 최소화시키도록 형태가 형성된다. National Advisory Committee on Aeronautics (NACA)에 의해 형성된 가이드라인에 따라 낮은 드래그의 유입부 형태가 적합하다. As water reaches the inlet 34, the inlet flow portion 50 moves through the opening 35 to the inlet 34 and is guided through the nozzle 37. The shape of the inlet 34 can vary depending on the draft and normal operating speed of the vessel 10 and is preferably shaped to minimize drag. Low drag inlet shapes are suitable according to guidelines established by the National Advisory Committee on Aeronautics (NACA).

방향전환된 흐름 스트림(52)은 흐름 변환기(flow diverter)에 의해 하향으로 안내되고 유입 흐름 스트림(50)으로부터 분리된다. 스트림(50, 52)의 분리는 지점 F1과 지점 F2 사이에서 발생된다. 최대 흐름 분리는 지점 F2에서 발생되며, 이러한 지점에서 방향전환된 흐름 스트림(52)이 흐름 변환기(36)의 트레일링 변부(trailing edge, 40) 위를 지나간다. 방향전환된 흐름 스트림(52)의 속도는 흐름 변환기(36) 위에서 흐름에 따라 증가된다. The redirected flow stream 52 is directed downward by a flow diverter and separated from the inlet flow stream 50. Separation of streams 50, 52 occurs between points F 1 and F 2 . Maximum flow separation occurs at point F 2, at which point the redirected flow stream 52 passes over the trailing edge 40 of the flow transducer 36. The speed of the redirected flow stream 52 increases with the flow above the flow transducer 36.

흐름 분리(flow separation)를 발생시키기 위하여 흐름 변환기(36)의 트레일 링 변부(40)는 흐름 변환기(36)의 트레일링 변부(40)로부터 바로 다운스트림에 위치된 선체(14)의 표면(16)의 부분보다 추가적으로 물속으로 연장되어야 한다. 선체(14)의 표면(16)의 부분은 선체(14)의 다운스트림 리딩 변부(41)로써 청구항과 명세서 내에서 언급된다. The trailing edge 40 of the flow transducer 36 has a surface 16 of the hull 14 located immediately downstream from the trailing edge 40 of the flow transducer 36 in order to generate a flow separation. Extend into water in addition to A portion of the surface 16 of the hull 14 is referred to in the claims and in the specification as the downstream leading edge 41 of the hull 14.

본 발명의 실시예에서, 트레일링 변부(40)를 포함하는 흐름 변환기(36)는 선체(14)로부터 하향 돌출된다. 대안으로, 선체(14)의 다운스트림 리딩 변부(41)는 흐름 변환기(36)의 트레일링 변부(40)에 대해 요홈 구조로 형성될 수 있다. 대안의 형상이 도 8 및 도 9에 따라 도시되고 언급된다. In an embodiment of the invention, the flow transducer 36 including the trailing edge 40 protrudes downward from the hull 14. Alternatively, the downstream leading edge 41 of the hull 14 may be formed in a recessed structure with respect to the trailing edge 40 of the flow transducer 36. Alternative shapes are shown and mentioned in accordance with FIGS. 8 and 9.

흐름 분리와 흐름의 증가된 속도에 따라 지점 F2에서 선체(14)와 트레일링 변부(40) 사이에 감소된 압력 영역이 위치된다. 벤트(vent, 27)는 이의 상측 단부(도시되지 않음)에서 공기 중으로 개방된다. 벤트(27)는 노즐(37)로부터 다운스트림에 위치된 개구부(28)를 포함한다. 방향전환된 흐름(52)의 전환(diversion)에 의해 제공된 감소된 압력 영역으로 인해 공기의 포켓(42)은 감소된 압력 영역으로 하향 이동된다. 본 명세서에 이용된 용어 "영역" 및 "감소된 압력 영역"은 3-차원 영역, 즉 체적을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 지점 F2와 지점 F3 사이에서, 공기의 포켓(42)이 방향전환된 흐름 스트림(52)의 표면(43)에 인접하는 영역이 제공된다. 이러한 영역은 "자유 표면(45)"으로써 청구항과 명세서에 언급될 것이다. The reduced pressure zone is located between the hull 14 and the trailing edge 40 at the point F 2 according to the flow separation and the increased speed of the flow. Vent 27 opens into the air at its upper end (not shown). Vent 27 includes an opening 28 located downstream from nozzle 37. The reduced pressure region provided by the diversion of the redirected flow 52 causes the pocket 42 of air to move downward into the reduced pressure region. As used herein, the terms “zone” and “reduced pressure zone” are to be understood as meaning a three-dimensional zone, ie a volume. Between points F 2 and F 3 , an area is provided where pockets of air 42 adjoin the surface 43 of the redirected flow stream 52. This region will be referred to in the claims and in the specification as "free surface 45".

바람직하게 노즐(37)은 배출 속도 V4에 대해 유입 흐름 스트림(50)의 속도를 증가시키며, 공기의 포켓(42)을 통하여 유입 흐름 스트림(50)을 안내한다. 그 뒤 유입 흐름 스트림(50)은 자유 표면(45)과 접촉한다. 이에 따라 유입 흐름 스트림(50)은 포켓(42)으로부터 방향전환된 흐름 스트림(52)으로 공기 거품(56)을 혼입하는(entrain) 플러징 제트(plunging jet)로서 기능을 한다. 바람직하게, 노즐(37)은 선체(14)의 표면(16) 바로 밑에 위치되어 유입 흐름 스트림(50)은 노즐(37)에 형성될 때 경계 층(22)의 흐름(F)에 평행하게 형성된다. The nozzle 37 preferably increases the velocity of the inlet stream stream 50 with respect to the outlet velocity V 4 and directs the inlet stream stream 50 through the pockets 42 of air. Inlet stream stream 50 then contacts free surface 45. The inlet flow stream 50 thus functions as a flushing jet that entrains the air bubbles 56 from the pocket 42 into the redirected stream stream 52. Preferably, the nozzle 37 is located just below the surface 16 of the hull 14 such that the inflow stream stream 50 forms parallel to the flow F of the boundary layer 22 when formed in the nozzle 37. do.

도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 노즐(37)이 본 실시예에서 제공된다. 상대적으로 많거나 또는 적은 개수의 노즐(37)이 다양한 분야에 제공될 수 있다. As shown in Fig. 3, three nozzles 37 are provided in this embodiment. A relatively large or small number of nozzles 37 may be provided in various fields.

각각의 노즐(37)의 컨버전스(convergence)의 크기는(즉 유입부의 직경에 대한 노즐 스로틀의 직경 비율)가 선택되어 유입 흐름 스트림(50)은 공기를 혼입하기 위해(entrain) 충분한 배출 속도(sufficient exit velocity)(V4)를 가진다. The size of the convergence of each nozzle 37 (i.e., the ratio of the diameter of the nozzle throttle to the diameter of the inlet) is chosen so that the inlet flow stream 50 has sufficient discharge rate to entrain the air. exit velocity) (V 4 ).

불필요하게 높은 컨버전스는 노즐에서의 배압이 각각의 노즐의 컨버전스의 크기에 대해 직접적으로 비례하기 때문에 방지되어야 한다. Unnecessarily high convergence should be avoided because the back pressure at the nozzle is directly proportional to the magnitude of the convergence of each nozzle.

공기를 혼입시키기 위하여(entrainment) 유입 흐름 스트림(50)의 속도 V4(방향과 크기를 포함)는 접촉 영역에서 자유 표면(45)을 따라 방향 전환된 흐름 스트림(52)의 속도 V5와 상이해야 한다. 본 실시예에서, 방향전환된 흐름 스트림(52)의 속도 V5는 지점 F3에서 유입 흐름 스트림(50)의 속도 V4에 대해 대략 45도의 각도로 안내된다. The velocity V 4 (including direction and magnitude) of the inlet flow stream 50 to entrainment differs from the velocity V 5 of the flow stream 52 redirected along the free surface 45 in the contact region. Should be. In this embodiment, the velocity V 5 of the redirected flow stream 52 is guided at an angle of approximately 45 degrees with respect to the velocity V 4 of the inlet flow stream 50 at point F 3 .

혼입 장치(30)로부터의 다운스트림에서 유입 흐름 스트림(50)과 방향전환된 흐름 스트림(52)이 다시 만난다. 유입 흐름 스트림(50)으로 공기가 혼입됨에 따라 경계 층 흐름(22)의 점성도와 밀도가 감소된다. 상기 언급된 바와 같이, 경계 층 내에서 감소된 점성도와 밀도로 인해 스킨 마찰 드래그도 대응하여 감소된다. 예를 들어 50%의 물/공기 혼합물은 대략 50% 정도로 잠수된 배의 선체에서 스킨 마찰(skin friction)을 감소시킬 것이다. Downstream from the incorporation device 30, the incoming flow stream 50 and the redirected flow stream 52 meet again. As air enters the inflow stream 50, the viscosity and density of the boundary layer flow 22 is reduced. As mentioned above, the skin friction drag is correspondingly reduced due to the reduced viscosity and density in the boundary layer. For example, a 50% water / air mixture will reduce skin friction in the hull of a submerged ship by approximately 50%.

혼입 장치(30)의 기본적인 기능은 공기가 배출되는 감소된 압력 영역을 형성하고, 혼입 장치(30)로부터 다운스트림에 위치된 터뷸런스 믹싱(turbulent mixing)를 통해 경계 층 흐름(22)으로 공기를 혼입시키는 데 있다. 본 실시예에서, 이러한 터뷸런스 믹싱은 증가된 속도로 공기를 통해 제 2 흐름 스트림을 안내함으로써 형성된다. 혼입 장치(30)의 위치, 크기 및 배열은 배(10)와 선체(14)의 크기와 형태에 의존된다. 대부분의 설비에서, 선수(18)에 인접한 위치에서 선체(14)를 가로질러 일렬로 배열된 혼입 장치(30)의 어레이(array)를 가지는 것이 선호된다. 이러한 혼입 장치(30)의 배열은 바람직하게 배(10)의 추진 방향 D에 대해 가로지르는 것이 선호된다. 혼입 장치(30)의 개수는 선체(14)의 폭에 의존된다. 몇몇 설비에서, 특히 상당히 긴 선체를 가진 배의 경우 다수의 열(row)의 혼입 장치(30)를 포함하는 것이 선호된다. The basic function of the mixing device 30 is to form a reduced pressure zone through which air is discharged and to incorporate air into the boundary layer flow 22 through turbulent mixing located downstream from the mixing device 30. It is to let. In this embodiment, this turbulence mixing is formed by directing the second flow stream through the air at increased speed. The position, size and arrangement of the incorporation device 30 depends on the size and shape of the vessel 10 and the hull 14. In most installations, it is preferred to have an array of incorporation devices 30 arranged in a row across the hull 14 at a location adjacent the bow 18. This arrangement of incorporation device 30 is preferably transverse to the propulsion direction D of the vessel 10. The number of mixing devices 30 depends on the width of the hull 14. In some installations it is preferred to include a plurality of rows of incorporation devices 30, especially for ships with fairly long hulls.

도 5 내지 도 7에 도시된 대안의 실시예와 같이 혼입 장치(30)에 대해 다양한 형상이 이용될 수 있다. 도 5 내지 도 7에서, 혼입 장치(30)의 제 1 실시예에 도시된 특징에 해당하는 특징들이 100의 인수(factor)로 증가된 도면부호로 도시된다. 예를 들어 혼입 장치의 제 2 실시예는 도면부호(130)으로 도시된다. 도 4에서 속도 기준점(V1 내지 V4)과 흐름 기준 지점(F1 내지 F4)은 도 7에서 각각 V1B 내지 V4B와 F1B 내지 F4B에 해당한다. 혼입 장치(130)는 혼입 장치(30)의 제 1 실시예와 유사하며, 유입부(134), 방향전환 부재(136) 및 복수의 노즐(137)을 포함한다. 제 1 실시예(30)와 혼입 장치(130)의 제 2 실시예 사이의 주요한 차이점은 유입부(134)의 형태와 방향전환 부재(136)의 상대적으로 얕은 슬로프(shallower slope)에 있다. 이러한 차이점은 도 7에 상세히 도시된다. Various shapes may be used for the incorporation device 30 as in the alternative embodiment shown in FIGS. 5 to 7, the features corresponding to the features shown in the first embodiment of the incorporation device 30 are shown by reference numerals increased by a factor of 100. For example, a second embodiment of the incorporation device is shown at 130. In FIG. 4, the velocity reference points V 1 to V 4 and the flow reference points F 1 to F 4 correspond to V 1B to V 4B and F 1B to F 4B in FIG. 7, respectively. The mixing device 130 is similar to the first embodiment of the mixing device 30 and includes an inlet 134, a turning member 136 and a plurality of nozzles 137. The main difference between the first embodiment 30 and the second embodiment of the incorporation device 130 lies in the shape of the inlet 134 and the relatively shallow slope of the redirecting member 136. This difference is shown in detail in FIG. 7.

도 8 및 도 9에서, 혼입 장치(30)의 제 1 실시예에 도시된 특징에 해당하는 특징들이 200의 인수(factor)로 증가된 도면부호로 도시된다. 예를 들어 혼입 장치의 제 2 실시예는 도면부호(230)으로 도시된다. 도 4에서 속도 기준점(V1 내지 V4)과 흐름 기준 지점(F1 내지 F4)은 도 7에서 각각 V1C 내지 V4C와 F1C 내지 F4C에 해당한다.8 and 9, the features corresponding to the features shown in the first embodiment of the incorporation device 30 are shown by reference numerals increased by a factor of 200. For example, a second embodiment of the incorporation device is shown at 230. In FIG. 4, the velocity reference points V 1 to V 4 and the flow reference points F 1 to F 4 correspond to V 1C to V 4C and F 1C to F 4C in FIG. 7, respectively.

도 8 및 도 9에 도시된 혼입 장치(230)는 본 명세서에 기술된 2가지의 다른 실시예와 동일하게 기능을 하지만 고속 파워 보트에 이용되기에 적합하다. 혼입 장치(230)는 배(210)의 선체(214)를 가로질러 가로방향으로 연장되는 채널을 포함한 벤트(226)를 포함한다. 벤트(226)는 수선(water line, 270) 위의 지점으로 연장되어 공기가 벤트(226)로부터 외부로 그리고 벤트 내부로 유동될 수 있다. The mixing device 230 shown in FIGS. 8 and 9 functions the same as the two other embodiments described herein but is suitable for use in a high speed power boat. Incorporation device 230 includes vent 226 including a channel extending transversely across hull 214 of vessel 210. Vent 226 may extend to a point above water line 270 such that air may flow out of vent 226 and into the vent.

본 실시예에서, 흐름 변환기(236)의 트레일링 변부(240)는 벤트(226)의 전방 변부와 일치되고, 선체(214)의 다운스트림 리딩 변부(241)는 벤트(226)의 후방 변부와 일치된다. 흐름 변환기(236)는 선체(214)의 표면(216)으로부터 하부를 향하여 돌출되지 않는다. 게다가, 선체(214)의 다운스트림 리딩 변부(241)는 흐름 변환기(236)의 트레일링 변부(240)에 대해 요홈 구조로 형성되고, 즉 흐름 변환기(236)의 트레일링 변부(240)보다 수중에서 다소 높이 위치된다. In this embodiment, the trailing edge 240 of the flow transducer 236 is coincident with the front edge of the vent 226 and the downstream leading edge 241 of the hull 214 is with the rear edge of the vent 226. Matches. The flow transducer 236 does not protrude downward from the surface 216 of the hull 214. In addition, the downstream leading edge 241 of the hull 214 is formed in a recessed structure with respect to the trailing edge 240 of the flow transducer 236, that is, the number is greater than the trailing edge 240 of the flow transducer 236. Is located somewhat higher.

본 발명의 그 외의 다른 실시예에서, 본 실시예는 노즐(237)을 통해 유입 흐름 스트림(250)을 안내하는 유입부(234)를 포함한다. 유입부(234)와 노즐(237)을 포함함에 따라 임핀지먼트 믹싱(impingement mixing)이 야기되며, 이에 따라 종래의 환기식 스텝 차인(ventilated step chine)보다 더욱 많은 공기가 혼입된다. 또한 본 발명의 혼입 장치는 수상선(surface vessel) 이외의 다른 분야에 이용될 수 있다. 예를 들어, 혼입 장치는 파이프의 내부 표면상에 혼입 장치를 위치시킴으로써 파이프 내에서 마찰을 감소시키기 위해 이용될 수 있다. In other embodiments of the present invention, this embodiment includes an inlet 234 that guides the inlet stream stream 250 through the nozzle 237. Including the inlet 234 and the nozzle 237 results in impingement mixing, which in turn introduces more air than conventional ventilated step chines. The incorporation device of the present invention may also be used in other applications than surface vessels. For example, a mixing device can be used to reduce friction in the pipe by placing the mixing device on the inner surface of the pipe.

종래 기술의 당업자들은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명의 상기 언급된 실시예가 가변가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 기술된 특정 실시예에 제한되지 않지만 본 발명과 사상 내에 있는 모든 변형물들을 포함하는 것으로 의도되어야 한다. Those skilled in the art will recognize that the above-mentioned embodiments of the present invention are variable without departing from the scope of the present invention. Therefore, it is intended that the present invention not be limited to the particular embodiments described, but include all modifications that fall within the spirit and scope of the invention.

Claims (20)

일차 유체가 물체(object)의 표면을 따라 흐르는 동안 이차 유체를 일차 유체로 혼입하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는An apparatus for incorporating a secondary fluid into a primary fluid while the primary fluid flows along a surface of an object, the apparatus comprising: -유입부를 포함하고, 상기 유입부를 통해 일차 유체의 제 1 부분이 흐르며, 일차 유체의 제 1 부분은 제 1 개구부를 통해 유입부로 유입되고 하나 이상의 노즐을 통해 유입부로부터 배출되며,A inlet, wherein a first portion of the primary fluid flows through the inlet, the first portion of the primary fluid enters the inlet through the first opening and exits from the inlet through the one or more nozzles, -유입부의 제 1 개구부로부터 다운스트림에 위치된 흐름 전환 부재를 포함하고, 일차 유체의 제 2 부분은 흐름 전환 부재의 위에서 흐르며,A flow diverting member located downstream from the first opening of the inlet, the second portion of the primary fluid flows above the flow diverting member, -이차 유체를 제 1 영역으로 유동시키는 제 2 개구부를 포함하며, 제 2 개구부는 일차 유체의 제 2 부분과 물체의 표면 사이에 그리고 흐름 전환 부재로부터 다운스트림에 또는 흐름 변환 유체에 위치되며, A second opening for flowing the secondary fluid into the first region, the second opening being located between the second portion of the primary fluid and the surface of the object and downstream from the flow diverting member or in the flow diverting fluid, -일차 유체의 제 2 부분이 제 1 영역에 인접하는 자유 표면을 포함하고, The second portion of the primary fluid comprises a free surface adjacent to the first region, 하나 이상의 노즐은 자유 표면을 통해 일차 유체의 제 1 부분을 안내하여 이차 유체의 적어도 일부분이 일차 유체의 일부분 내로 혼입되는 것을 특징으로 하는 장치.At least one nozzle guides the first portion of the primary fluid through the free surface such that at least a portion of the secondary fluid is incorporated into the portion of the primary fluid. 제 1 항에 있어서, 흐름 전환 부재는 흐름 전환 부재의 다운스트림 단부에 트레일링 변부를 포함하고, 물체의 표면은 흐름 전환 부재의 트레일링 변부로부터 다운스트림에 위치된 다운스트림 리딩 변부를 포함하고, 트레일링 변부는 다운스트 림 리딩 변부 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.The flow diverting member of claim 1, wherein the flow diverting member includes a trailing edge at a downstream end of the flow diverting member, the surface of the object includes a downstream leading edge located downstream from the trailing edge of the flow diverting member, The trailing edge is located below the downstream leading edge. 제 2 항에 있어서, 흐름 전환 부재는 물체의 표면으로부터 하향 돌출되는 것을 특징으로 하는 장치.3. The apparatus of claim 2 wherein the flow diverting member projects downward from the surface of the object. 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 노즐은 트레일링 변부 위에 그리고 다운스트림 리딩 변부 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.The device of claim 2, wherein the one or more nozzles are located above the trailing edge and below the downstream leading edge. 제 4 항에 있어서, 일차 유체의 제 1 부분은 물체의 표면에 대해 평행한 경로를 따라 하나 이상의 노즐 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the first portion of the primary fluid is formed in one or more nozzles along a path parallel to the surface of the object. 제 1 항에 있어서, 제 2 개구부는 하나 이상의 노즐로부터 다운스트림에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1 wherein the second opening is located downstream from the one or more nozzles. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 노즐은 복수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1 wherein the one or more nozzles comprise a plurality of nozzles. 제 1 항에 있어서, 이차 유체의 밀도는 일차 유체의 밀도보다 낮은 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1 wherein the density of the secondary fluid is lower than the density of the primary fluid. 제 8 항에 있어서, 일차 유체는 액체이고, 이차 유체는 가스인 것을 특징으로 하는 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the primary fluid is a liquid and the secondary fluid is a gas. 배(vessel)에 있어서, 상기 배는In a vessel, the vessel is -일차 유체를 통해 추진되도록 설계된 선체를 포함하고, 상기 선체는 일차 유체 내에서 적어도 부분적으로 잠수되는 표면을 가지며,A hull designed to be propelled through the primary fluid, the hull having a surface that is at least partially submerged in the primary fluid, -표면에 부착된 하나 이상의 혼입 장치를 포함하고, 각각의 하나 이상의 혼입 장치는One or more incorporation devices attached to the surface, each one or more incorporation devices -유입부를 포함하고, 상기 유입부를 통해 일차 유체의 제 1 부분이 흐르며, 일차 유체의 제 1 부분은 제 1 개구부를 통해 유입부로 유입되고 하나 이상의 노즐을 통해 유입부로부터 배출되며,A inlet, wherein a first portion of the primary fluid flows through the inlet, the first portion of the primary fluid enters the inlet through the first opening and exits from the inlet through the one or more nozzles, -유입부의 제 1 개구부로부터 다운스트림에 위치된 흐름 변환 부재를 포함하고, 일차 유체의 제 2 부분은 흐름 변환 부재 위에서 흐르며,A flow diverting member located downstream from the first opening of the inlet, the second portion of the primary fluid flows over the flow diverting member, -이차 유체를 제 1 영역으로 흐르게 하는 제 2 개구부를 포함하고, 제 2 개구부는 일차 유체의 제 2 부분과 물체의 표면 사이에서 그리고 흐름 전환 부재로부터 다운스트림에 또는 흐름 전환 부재에 위치되고,A second opening for flowing the secondary fluid into the first region, the second opening being located between the second portion of the primary fluid and the surface of the object and downstream from or in the flow diverting member, -일차 유체의 제 2 부분이 제 1 영역과 인접하게 위치된 자유 표면을 포함하고, 하나 이상의 노즐은 자유 표면을 통해 일차 유체의 제 1 부분을 안내하여 이차 유체의 적어도 일부분이 일차 유체의 일부분으로 혼입되는 것을 특징으로 하는 배.The second portion of the primary fluid comprises a free surface positioned adjacent the first region, and the one or more nozzles guide the first portion of the primary fluid through the free surface such that at least a portion of the secondary fluid is part of the primary fluid. A ship characterized by being incorporated. 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 혼입 장치는 복수의 혼입 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배.11. The ship of claim 10, wherein the one or more incorporation devices comprise a plurality of incorporation devices. 제 11 항에 있어서, 선체는 방향 D로 추친되도록 설계되며, 복수의 혼입 장치는 추진 방향 D에 대해 가로 방향으로 열을 이루어 배열되는 것을 특징으로 하는 배.12. The ship according to claim 11, wherein the hull is designed to be driven in a direction D, and the plurality of incorporation devices are arranged in rows in the transverse direction with respect to the propulsion direction D. 제 10 항에 있어서, 제 2 개구부는 하나 이상의 노즐로부터 다운스트림에 위치되는 것을 특징으로 하는 배.The vessel of claim 10, wherein the second opening is located downstream from the one or more nozzles. 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 노즐은 복수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 배.The ship of claim 10, wherein the one or more nozzles comprise a plurality of nozzles. 제 10 항에 있어서, 이차 유체의 밀도는 일차 유체의 밀도보다 낮은 것을 특징으로 하는 배.11. The vessel of claim 10, wherein the density of the secondary fluid is lower than the density of the primary fluid. 제 10 항에 있어서, 흐름 전환 부재는 흐름 전환 부재의 다운스트림 단부에 트레일링 변부를 포함하고, 물체의 표면은 흐름 전환 부재의 트레일링 변부로부터 다운스트림에 위치된 다운스트림 리딩 변부를 포함하고, 트레일링 변부는 다운스트림 리딩 변부 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 배.12. The flow diverting member of claim 10 wherein the flow diverting member includes a trailing edge at a downstream end of the flow diverting member, the surface of the object includes a downstream leading edge located downstream from the trailing edge of the flow diverting member, And the trailing edge is located below the downstream leading edge. 제 16 항에 있어서, 일차 유체의 제 1 부분은 물체의 표면에 대해 평행한 경로를 따라 하나 이상의 노즐에 형성되는 것을 특징으로 하는 배.The vessel of claim 16, wherein the first portion of the primary fluid is formed at one or more nozzles along a path parallel to the surface of the object. 일차 유체를 통해 추진되도록 설계된 물체의 선체 상에서 마찰 드래그를 감소시키기 위한 방법에 있어서, 선체는 일차 유체 내에서 적어도 부분적으로 잠수되는 표면을 가지며, 상기 방법은A method for reducing frictional drag on a hull of an object designed to be propelled through a primary fluid, the hull having a surface that is at least partially submerged in the primary fluid. -일차 유체의 제 2 부분으로부터 일차 유체의 제 1 부분을 분리시키는 단계를 포함하고, 이에 따라 물체의 표면과 일차 유체의 제 2 부분 사이에 감소된 압력 영역이 형성되며,Separating the first portion of the primary fluid from the second portion of the primary fluid, thereby forming a reduced pressure region between the surface of the object and the second portion of the primary fluid, -이차 유체가 감소된 압력 영역으로 흐를 수 있도록 개구부를 제공하는 단계를 포함하며, 이차 유체는 일차 유체보다 낮은 밀도를 가지고, Providing an opening to allow the secondary fluid to flow into the reduced pressure region, the secondary fluid having a lower density than the primary fluid, -일차 유체의 제 2 부분을 일차 유체의 제 1 부분과 접촉시킴으로써 일차 유체의 일부분으로 이차 유체의 일부분을 적어도 혼입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. -Incorporating at least a portion of the secondary fluid into the portion of the primary fluid by contacting the second portion of the primary fluid with the first portion of the primary fluid. 제 18 항에 있어서, 일차 유체의 제 2 부분을 일차 유체의 제 1 부분과 접촉시킴으로써 일차 유체의 일부분으로 이차 유체의 일부분을 적어도 혼입시키는 단계는 감소된 압력 영역을 통해 일차 유체의 제 1 부분을 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 19. The method of claim 18, wherein at least the incorporation of the portion of the secondary fluid into the portion of the primary fluid by contacting the second portion of the primary fluid with the first portion of the primary fluid comprises: removing the first portion of the primary fluid through the reduced pressure region. Guiding a step. 제 19 항에 있어서, 일차 유체의 제 2 부분을 일차 유체의 제 1 부분과 접촉시킴으로써 일차 유체의 일부분으로 이차 유체의 일부분을 적어도 혼입시키는 단계는 일차 유체의 제 1 부분의 속도를 증가시키는 노즐을 통해 일차 유체의 제 1 부분을 이동시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 20. The method of claim 19, wherein at least incorporating the portion of the secondary fluid into the portion of the primary fluid by contacting the second portion of the primary fluid with the first portion of the primary fluid comprises: a nozzle for increasing the velocity of the first portion of the primary fluid. Moving the first portion of the primary fluid through the method.
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