NO335003B1 - Fremgangsmåte og anordning for øking av effektiviteten og virkningsgraden ved etablering av multippel-grensesjikt - Google Patents

Abstract

I en anordning og en fremgangsmåte for utsending av et additiv for signifikant redusering av motstanden for et første fluid som beveger seg relativt en vegg, blir en motståndsreduserende substans kondisjonert ved at et andre fluid (5) som innbefatter den motstandsreduserende substans som et dispergert faststoff, en væske eller gass, bringes til å strømme gjennom en dyse (13). Dette andre fluid går gjennom et virvelkammer (4) før det sendes ut i det første fluid gjennom en åpning som innbefatter en Coanda-flate (8) en del derav. Det vises også andre metoder for økning av virkningen og virkningsgraden for innføringen av en motstandsreduserende substans i et fluid som beveger seg relativt en vegg, og som således muliggjør etablering av flere lag uten den uønskede oppbryting av grensesjiktet og uten den raske diffusjon av additivene i grensesjiktet som man kjenner fra tidligere kjente ejeksjonsmetoder.

Description

Oppfinnelsen vedrører en mer effektiv fremgangsmåte og anordning for redusering av motstanden til plater eller fartøy som beveger seg relativt et fluid, så vel som motstanden for interne strømmer, så som væsker som beveger seg gjennom vannjetaggregater for marine formål. Oppfinnelsen kan benyttes for å sende additiver inn i spesifikke områder av grensesjiktet for derved å modifisere fluidets reologiske egenskaper uten den uønskede ødeleggelse av grensesjiktet og uten den raske diffusjon av additivene i grensesjiktet som man kjenner fra de tradisjonelle utsendingsmetoder.

Hittil har effektiviteten og virkningsgraden til den motstandsreduksjon man oppnår ved

å sende inn ikke-Newtonske additiver i "eksterne" turbulente grensesjikt-strømmer vært begrenset relativt den effektivitet og virkningsgrad som man kan observere i "interne" eller rør-strømmer. For turbulente rørstrømmer med høye Reynolds-tall har man observert reduksjoner i friksjonsmotstanden på 70 til 80 prosent, mens den maksimalt observerte reduksjon i friksjonsmotstanden ved innsending av additiver i turbulente strømmer med høye Reynolds-tall langs en plan plate bare har vært ca. 40 til 60 prosent. De høye additiv-kostnader som er forbundet med eksterne grensesjikt har dessuten også begrenset den økonomiske anvendelse av additivsystemer i forbindelse med maritime transportfartøy. Utsendingsmetoder for innføring av additiver i eksterne strømmer har også introdusert ubalanse og i noen tilfeller også uønskede viskositetsgradienter i grensesjiktet, slik at de tilhørende ulemper har medført en sterkt redusert nettofordel. Det foreligger derfor et behov for en mer virkningsfull fremgangsmåte for innføring av additiver i et grensesjikt nær veggen-området, for oppnåelse av motstandsreduksjon.

Tidligere har man konsentrert seg om additiv-innblandingen eller bobledannelsen, og

har ikke lagt så meget vekt på selve ejektoren. US-patent nr. 4.186.679 er representativ for den lille oppmerksomhet man har gitt selve ejektorsystemet. I dette US-patent blir ejektoren identifisert som "a plurality of rearwardly raked ejection apertures". På lignende måte er i US-patent nr. 4.987.844 oppmerksomheten rettet mot fremgangsmåter og anordninger for passiv pumping av solvent, blanding av flere additiver eller suspensjoner, og retting av blandingen mot det sted hvor man har den minste trykkoeffisient for ejeksjonen. Ejeksjonsanordningen blir bare identifisert som en av mange mulige, idet det således spesielt fremheves at "either screening, mesh, a porous media, perforated material, drilled holes of specific geometry, a circumferential slot, etc." og "other forms of ejection apparatus ... may be employed to achieve the result of the present invention". I US-patent nr. 5.445.095 kombineres små langsgående ribber med polymerejeksjon for derved å kunne styre diffusjonen av polymeren på en forutsigbar måte. Den maksimale nedstrøms avstand hvor materialet vil være fullstendig

diffusert vekk fra ribbene, er imidlertid angitt til å tilsvare ca. 400 ribbebredder, hvilket vil tilsvare noen centimetre for et marint fartøy. Til forskjell herfra har diffusjonsavstanden i forbindelse med foreliggende oppfinnelse vist seg å være i størrelsesordenen flere timetre. Som for de andre tidligere kjente oppfinnelser, blir det ikke angitt noen spesiell ejeksjonsmetode, idet det bare listes opp et antall mulige metoder. I de ålment tilgjengelige japanske patentsøknader nr. 09 151913 og 09 151914, begge publisert 22.11.1995, blir luftbobler fordelt langs den neddykkede overflaten til et skip for derved å redusere motstanden. I den førstnevnte japanske patentsøknad er ejektorene enkle rette rør, et for luftbobler og et oppstrøms plassert rør for en væske. Den antatte hensikt med den oppstrøms plasserte "høykinetisk energi-ejektor" er å oppfange luftboblene fra den nedstrøms plasserte ejektor inne i grensesjiktet, nær den neddykkede overflate. Den andre av de foran nevnte japanske patentsøknader har den engelske tittel "Microbubble Generator", men en vesentlig komponent er der en bakoverrettet (oppstrøms) skråstilt fleksibel boblegenerator med en sinusformet fluid-bane. Ejeksjonsåppningen dannes av boblegeneratorens utløp, som vender oppstrøms mot strømmen. Det sies intet med hensyn til hva man kan oppnå ved å sende additiver mot strømmen eller hva brytingen av det etablerte grensesjikt ved hjelp av en høyenergi-veggstråle vil bety.

En klassisk diskusjon av grensesjiktteorien, med angivelse av Navier-Stokes-ligninger og ligninger for turbulente grensesjikt, finner man i Boundarv- Laver Theorv. Dr. Hermann Schlichting, McGraw Hill, New York, syvende utgave, 1979. En diskusjon av strukturer og dimensjoner i turbulente strømmer finner man i Turbulence. 1975, McGraw Hill, J. O. Hinze, og i "Coherent Motions in the Turbulent Boundary Layer", i Annual Review of Fluid Mechanics. 1991, volum 23, s. 601 til 639, Steven K. Robinson. Den egenskap fortynnede vandige løsninger av langkjedede polymere molekyler har for redusering av motstanden, nå kjent som Toms effekt, ble introdusert av B.A. Toms i den første internasjonale reologikongress i Amsterdam i 1948 og ble publisert i kongresspapirene. P.S. Virk et al. innførte motstandsreduksjonsbegrensnings-konseptet for polymere løsninger i turbulente rørstrømmer i en artikkel "The Ultimate Asymptote and Mean Flow Structures in Toms' Phenomenon", publisert i ASME Journal of Applied Mechanics. 37, s. 488 til 493,1970. Virk et al. relaterte motstandsreduksjonsnivået til en økning i tykkelsen til buffersonen, hvis tykkelse i sin tur var begrenset av rørdiameteren. For eksterne strømmer ble det ikke lagt noen slike fysiske begrensninger. D.T. Walker, hans prosessor W.G. Tiederman, og kollegaen T.S. Luchik, beskrevet imidlertid i en artikkel "Optimization of the ejection process for drag-reducing additives", publisert i Experiments in Fluids. 4, s. 114 til 120,1986, motstandsreduksjonsbegrensninger for spalteejeksjon i en kanalstrøm som var 20 til 40 prosent lavere enn den maksimale motstandsreduksjon som ble observert i rørstrømmer. Disse observasjoner ble blant annet bekreftet av Yu. F. Ivanyuta og A. A. Khomyakov i deres artikkel "Investigation of Drag Reduction Effectiveness with Ejection of Viscoelastic Polymer Solutions", i Proceedines of the International Shi<p>buildin<g>Conference. KRSI, oktober 1994, St. Petersburg, s. 163 til 170 (på

russisk).

Fortynnede løsninger av polymerer oppfører som Newtonske fluider i laminære strømmer, men A. Gyr og H.W. Bewersdorff, peker i Drag Reduction of Turbulent Flows bv Additives. Kluwer Academic Publishers, 1995, på at i visse laminære strømmer, så som laminære kontraksjonsstrømmer, vil polymere løsninger oppvise en ikke-Newtonsk oppførsel. Den angitte hypotese er at i en slik strøm, på samme måte som i en turbulent strøm, vil additivets lange molekyler strekkes (avvikles og forlenges) og innrettes i strømmen, noe som representerer nødvendige betingelser dersom en løsning skal oppføre seg som et ikke-Newtonsk fluid. V.G. Pogrebnyak, Y.F. Ivanyuta og S.Y. Frenbel definerer i artikkelen "The Structure of the Hydrodynamic Field and Directions of the Molecular Slope of Flexible Polymers Under Free-Converging Flow Conditions", publisert på russisk i Polymer Science USSR, vol. 34, nr. 3. 1992, de betingelser under hvilke de polymere molekyler kan rettes ut, innrettes og strekkes tilstrekkelig tit at det oppnås en motstandsreduksjon.

Forsøk gjennomført av C.S. Wells og J.G. Spangler, beskrevet i deres artikkel "Injection of a Drag-reducing Fluid into Turbulent Pipe Flow of a Newtonian Fluid", The Phvsics of Fluids, vol. 10, nr. 9, s. 1890 tit 1894, september 1967, av M.M. Reischman og W.G. Tiederman i en artikkel "Laser-Doppler Anemometer Measurements in Drag-reducing Channel Flows", i Journal of Fluid Mechanics. vol. 70, del 2, s. 360 til 392, 1975, og av W. D. McCombs og L.H. Rabie i "Local Drag Reduction Due to Injection of Polymer Solutions into Turbulent Flow in a Pipe", deler I og II, publisert i AIChE Journal, vol.

28, nr. 4, s. 547 til 565, juli 1982, har klart vist at polymere additiver kan redusere motstanden når de befinner seg i det turbulente grensesjikt nær veggen-området, også kjent som buffersonen. I viskøse veggenheter, heretter angitt som y\ som er udimensjonerte lengdeverdier basert på friksjonshastighet og kinematisk viskositet, lå området mellom ca. 20 og 100 viskøse veggenheter fra veggen. Det er observert at ved høye motstandsreduksjonsnivåer blir buffersonen tykkere og kan strekke seg ut til flere hundre viskøse veggenheter. Når polymeren ble avgrenset til det området hvor viskøse skjærspenninger dominerer over Reynolds-spenninger, dvs. innenfor ca. 12 viskøse

veggenheter, ble det ikke observert noen motstandsreduksjon eller tilhørende virkninger. Den konvensjon som benyttes i litteraturen er en y<+>verdi på 11,6, Som vist av flere, blant annet A.A. Fontaine, H.L. Petrie og T.A. Brungart i artikkelen "Veiocity ProfHe Statistics in a Turbulent Boundary Layer with Soft-Injected Polymer", J. Fluid Mechanics. vol. 238, s. 435 til 466,1992, er strømmen gjennom dette området pr. enhetsspenn, Qg, lik 67,3 ganger fluidets kinematiske viskositet. For et gitt fluid og en gitt fluidtemperatur er denne strømningsmengde uavhengig av fristrøm-hastigheten og avstanden fra grensesjiktets begynnelse.

Mens motstandsreduksjonens sensitivitet i forhold til additiv-lokaliseringen i grensesjiktet har vært kjent siden 1967, har M. Porehs og J.E. Cermaks elegante "Study of Diffusion from a Line Source into a Turbulent Boundary Layer", Int. Journal Heat & Mass Transfer, nr. 7,1964, overbevist de fleste forskere om at diffusjonen av utsendt fluid var uungåelig og rask. Forskerne har derfor benyttet store serier av vinkelstilte spalter eller sirkulære åpninger for innføring av tilstrekkelig materiale for flømming av hele grensesjiktet, slik det rapporteres av J.W. Hoyt og A.G. Fabula "Frictional Resistance in Towing Tanks", Proceedings of 10<lh>Industrial Towine Tank Conference. Teddington, England, i 1963 av T. Kowalski i "The Effect in Resistance of Polymer Additives Injected into the Boundary Layer of a Frigate Model", publisert i Transactions of the Eleventh International Towing Tanks Conference of Ship Tank Superintendent. Tokyo, 1966, av H.L. Dove og H.J. S. Canham on the HMS Highburton Speed Trials with Polvox Iniection into the Boundar<y>Laver, publisert i AEW Report nr. 11/69, av W. Xiliang, D. Yongxuan, X. Changsheng og W. Guigin i "Drag Reduction by Polymer Ejection Described", publisert i Shipbuildine of China, nr. 66, s. 45 til 57, juli 1980, og av forskerne i Sovjetunionen, som beskrevet av B.F. Dronov og B.A. Barbanel i "Early Experience of BLC Techniques Usage in Underwater Shipbuilding", publisert i " Proceedings of Warship 99. Naval Submarine 6. av Royal Institute of Naval Architects, London i juni 1999. På grunn av at man hadde akseptert hurtig diffusjon, ikke bare gjennom, men også utenfor grensesjiktet, ble det ofte sendt inn en materialmengde som utgjorde flere ganger den som var beregnet nødvendig for flømming av hele grensesjiktet ved dets største utstrekning. Ejeksjonshastighetene var vanligvis i samme størrelsesorden som fristrøm-hastigheten, og de utsendte massestrømmengder overskred ofte 100 QE.

J. Wu i artikkelen "Suppressed Diffusion of Drag-reducing Polymer in a Turbulent Boudary Layer", publisert i Journal of Hvdronautics. nr. 6,1972, og D. Collins i "A Turbulent Boundary Layer with Slot Injection of Drag-reducing Polymer", Georgia Institute of Technology, juli 1973, var de første som rapporterte en lavere diffusjonshastighet for polymerløsninger enn den gang antatt. 11989 bekreftet D.T. Walker og W.G. Tiederman disse observasjoner i sine artikler "Simultaneous Laser Velocimeter and Concentration Measurements", Journal of Laser Applications 1. s. 44

til 48,1989, og "The Consentration Field in a Turbulent Channel Flow with Polymer Injection at the Wall, Ex<p>eriments in Fluids. 8. s. 86 til 94,1989. Tidlig i 1990-årene var det en økende forståelse for at arbeidet til Poreh og Cermak, kjent som standarden for difrusjonsoppførsel, bare kunne anses å gjelde innføringen av "passive" kontaminanter i de turbulente strømmer. Særlig gjelder at "aktive" kontaminanter, så som vandige løsninger av høymolekylær-vekt polymerer, som påvirker turbulensen og derved også diffusjonen, ikke oppfører seg likt: diffusjonen kan være mer gradvis. Dette ble bekreftet av T.A. Brungart, L.L. Petrie, W.L. Harbison og CL. Merkle i "A Fluorescence Techniques for Measurement of Slot-injected Fluid Concentration Profiles in a Turbulent Boundary Layer", publisert i Experiments in Fluids. 11,1991. Året deretter publiserte S.T. Sommer og H L. Petrie "Diffusion of slot-injected drag-reducing polymer solution in a LEBU-modified turbulent boundary layer" i Experiments in Fluids. 12, i hvilken artikkel de viste at i strømmer med relativt høye hastigheter vil en styring eller modifisering av det ytre strømningsfelt ved ejeksjonsspalten ved hjelp av et par "large-eddy break-up devices" (LEBUs) redusere polymerdiffusjonen i grensesjiktet. Videre viste A.A. Fontaine, H.L. Petrie og T.A. Brungart i "Velocity Profile Satstics in a Turbulent Boundary Layer with Slot-injected Polymer", Journal of Fluid Mechanics. 238. s. 435 til 466,1992, at en reduksjon av

massestrømningsmengden til det innsendte fluid med en faktor på to og en dobling av konsentrasjonene for bibehold av en konstant polymer-forbruksmengde, ga en ytterligere reduksjon av diffusjonshastigheten.

W.B. Amfilokhiev, B.A. Barbarnel og N.P. Mazaeva i foredraget "The Boundary Layer with Slot Injection of Polymer Solutions", i "the Tenth European Drag Reduction Working Meeting", 16. til 17. mars 1997, peker på at erfaringen viser at en enkelt spalte med meget høy konsentrasjon var best sammenlignet med samme mengde eller mer additiv utsendt fra flere spalter langs fartøyets lengde. Denne empirisk baserte forståelse ble validert av Tiederman, Luchik og Bogard i "Wall-Layer Structure and Drag Reduction", Joumal of Fluid Mechanics. vol. 156, s. 419 til 437 (1985), hvor de viser at ejeksjon selv med meget moderate mengder var ødeleggende for grensesjiktet og medførte en øking av den lokale hudfriksjonsmotstand oppstrøms for og like nedstrøms for éjeksjonsstedet. W.M. Kays og M.E. Crawford i Convective Heat and Mass Transfer. McGraw-Hill, Inc. (1993), tredje utgave, s. 226 til 230, peker på at når forholdetrnellom massefluksen til et andre eller utsendt fluid og massefluksen til fristrømmen eller et første fluid overskrider 0,01, blir grensesjiktet "literally blown off the wall surfrace".

En god oppsummering av egen forskning, så vel som annen forskning i forbindelse med gassinjisering, presenteres av CL. Merkle og S. Deutsch i "Drag Reduction in Liquid boundary Layers by Gas Injection". Denne artikkel finnes i Viscous Drag Reduction in Boundar<y>Layers. redigert av D.M. Bushnell og J.N. Hefher, vol. 123, s. 351 til 410, og ble publisert i 1990.

US-patentsøknad nr. 09/223.783 "Method for Reducing Dissipation Rate of Fluid Ejected into a Boundary Layer", bevilget som US-patent nr. 6.138.704, beskriver en fremgangsmåte for innføring av virvling oppstrøms for og i de utsendte motstandsreduserende fluider. En styrt og gunstig virvling benyttes for å holde det utsendte fluid i nærvegg-området og for orientering av molekylene eller strukturene til additivet i en mest mulig gunstig tilstand.

En diskusjon av forsøk med tilveiebringelse av en positiv eller gunstig viskositetsgradient i grensesjiktets nærvegg-området finnes hos J. Kato, Y. Fujii, H. Yamaguchi og M. Miyanaga, "Frictional Drag Reduction in Injecting High-viscosity Fluid into a Turbulent Boundary Layer", Transactions of the ASME. 115. s. 206 til 211, juni 1993. Den ødeleggende virkningen til en negativ viskositetsgradient i forbindelse med utsending av polymerer omtales i den tidligere omtalte artikkel av CS. Well og J.G. Spangler (1967) og av J. Wu og M. Tultn, så som i "Drag Reduction by Ejecting Additive Solutions into a Pure Water Boundary Layer", Transactions of the ASME. Journal of Basic Engineerin<g>. 1972.1 den tidligere omtalte artikkel fra 1994 (på russisk) gir Yu. F. Ivanyuta og A. A. Khomyakov et teoretisk argument for at en positiv viskositetsgradient vil fremme en stabilisering av den laminære strøm. De presenterer resultater fra en rekke eksperimenter i forbindelse med turbulente strømmer, hvor hensikten var å etablere en gunstig viskositetsgradient ved hjelp av en spesiell ejektor. Det gis ingen opplysninger vedrørende ejeksjonssystemets geometri og det gis heller ingen fremgangsmåtedetaljer i forbindelse med oppnåelsen av den gunstige viskositetsgradient, men de plottede resultater indikerer at reduksjonen av slepemotstanden ble øket fra ca. 50 prosent til ca. 70 prosent for et meget langt (40 m), men smalt (0,4 m diameter) legeme. De rapporterte også at deres målinger av lokal motstandsreduksjon indikerte en konstant bedring (større motstandsreduksjon) i forhold til deres tidligere ejeksjonsmetode, langs lengden av det slepte legemet.

Uavhengig av bruken av additiver for påvirkning av grensesjiktet finnes det metoder for retardering eller eliminering av strømningsreparasjoner som ellers ville gi øket motstand. F.O. Ringleb beskriver potentialet for "Separation Control by Trapped Vortices" i Boundarv Laver Control, vol. 1, G.V. Lachmann, redaktør, Pergamon Press, 1961, så vel som i "Discussion of Problems Associated with Standing Vortices and their Applications", presentert i ASME Symposium on FuIIy Separate Flows in Philadelphia, PA, 18. til 20. mai 1964. Konseptet går ut på å tilveiebringe en brå endring i formgeometrien i et område hvor strømningsbanen for øvrig er kontinuerlig, men hvor det er å forvente separering på den kontinuerlige overflate eller vegg. En brå geometriendring, eksempelvis som tilveiebrakt ved hjelp av et tverrspor, vil kunne gi en sterk virvel i sporet. Strømmen over virvlene vil overspenne sporet og forbli holdt nedstrøms. Denne metodikk med tilveiebringelse av stabile, innfangede virvler har vært benyttet for å unngå eller redusere et større separert strømkjølvann. Slike virvler, som ofte omtales som Ringleb-virvler, benyttes ofte i diffusorer og ved bunnen av avstumpede legemer.

Diskusjoner av veggstråler for styring av separeringen av inkompressibel turbulent strømning kan man finne i Control of Flow Separation. Paul K. Chang, Hemisphere Publishing Corporation, 1976. Stråler av samme fluid som i fristrømmen benyttes for å innfange fristrømmen i områder hvor det forefinnes en ugunstig trykkgradient. Konseptet går ut på å benytte veggstrålens momentkraft for forskyvning av det tap av grensesjiktmoment som skyldes hudfriksjon. Forholdene er imidlertid slik at uten en egnet balansering av de to virkningene vil fordelen kunne reduseres eller til og med reverseres av den økede vegg-skjærspenning som strålen tilveiebringer. Blandingen fremmes fordi det introduseres en ubalanse i grensesjiktet ved hjelp av strålen. A.I. tcygan'uk, L.F. Kozlov, V.N. Vovk og S.L. Maximov beskriver en fremgangsmåte og en anordning for redusering av den ubalanse som veggstrålen introduserer: "Technique for Control of the Near-wall Layer Flowing Over a Hard Body by the Method of a Control Jet and a Device for Realization of this Technique", publisert i Bulletin # 30.15. august 1990, se Sovet-oppfinnelsessertifikat nr. SU 1585569 Al. Denne fremgangsmåte og anordning skiller seg fra andre veggstrålesystemer beregnet for innfanging av grensesjiktet, fordi det dannes en virvelsone i det området hvor den styrende stråle slutter seg til fristrømmen. Oppfinnelsen går ut på at virvelsonen tilveiebringes i et virvelkammer når dette har en åpning for strålen som omtrent utgjør 0,28 av kammerets lengde.

Foreliggende oppfinnelse muliggjør en ilcke-oppbrytende sending av fluider inn i utvalgte lag av nærvegg-området til grensesjiktet for en fluidstrøm. En første hensikt med oppfinnelsen er å prekondisjonere oppstrøm-strømmen for reduksjon av den begynnende diffusjon av additivet når det blander seg med grensesjiktstrømmen. En andre hensikt med oppfinnelsen er å prekondisjonere den utsendte strøm og additivet i den utsendte strøm på en slik måte at det oppnås en øyeblikkelig virkning med hensyn til reduksjon av den turbulente diffusjon og momenttapet i det utsendte fluid når det går inn i grensesjiktet. En tredje hensikt med oppfinnelsen er å hindre en uønsket oppbryting av det etablerte strømningsfelt. En fjerde hensikt med oppfinnelsen er å eliminere den ugunstige viskositetsgradient som oppstår ved en utsending av høye konsentrasjoner av en ikke-Newtonsk additiv- eller gass-væske-blanding. En femte hensikt med oppfinnelsen er å muliggjøre en selektiv plassering av flere additiver i lag i grensesjiktet. En sjette hensikt er å plassere additiv- eller strømningsstrukturen på spesifikke steder over nærvegg-strømmen for derved å avskjerme denne, med ytterligere reduksjon av diffusjonen av utsendte additiver. En syvende hensikt med oppfinnelsen er å muliggjøre plassering av flere ejektorsett langs lengden av platen eller fartøyet, for derved å opprettholde en optimal konsentrasjon av materiale og øking av systemets totalvirkningsgrad.

Grensesjikt-påvirkningssystemet ifølge oppfinnelsen innbefatter pre-ejeksjonsprosesser, ejeksjonsprosesser og post-ejeksjonsprosesser. Pre-ejeksjonsprosessene relaterer seg til en kondisjonering av oppstrøms-strømmen for derved å redusere det initielle diffusjonsnivå før additivet får full virkning. Ejeksjonsprosessene innbefatter kondisjonering av og retting av det utsendte fluid for derved å akselerere additivets virkning med hensyn til reduksjon av den turbulente diffusjon ved ejektoren og hindring av introdusert ubalanse i grensesjiktet, ikke bare oppstrøms, men også nedstrøms i forhold til ejeksjonsstedet. Massestrømningsmengden av utsendt fluid velges basert på nærvegg-strømningsparametrene til det etablerte grensesjikt, for derved å unngå en uønsket øking av turbulensnivået.

Da ejeksjonsprosessen er meget mindre ødeleggende, kan flere ejeksjonssteder implementeres samtidig uten de negative konsekvenser som har vært observert i forbindelse med tradisjonelle additiv-ejeksjonsmetoder. Videre kan individuelle ejektorer plasseres umiddelbart nær hverandre for derved å muliggjøre en ejeksjon av flere additiver inn i valgte lag av det nedstrøms grensesjikt, hvorved det muliggjøres en styring eller påvirkning av grensesjiktets reologiske karakteristika, så som etablering og opprettholdelse av en gunstig viskositetsgradient etter ejeksjonen. Ejeksjonsanordningen innbefatter et nytt arrangement av fluid-innretninger som innbefatter tverrspor, virvelkamre, Coanda-flater, interne dyser og knivkanter.

Oppfinnelsen skiller seg fra alle tidligere additiv-ejektorer ved at man med den kan oppnå en vesentlig reduksjon av de virvler som introduseres ved ejektorens oppstrømskant så vel som nedstrømskant. Med oppfinnelsen kondisjoneres oppstrøm-strømmen med tilhørende reduksjon av turbulensnivået og diffusjonen ved ejektoren. Med oppfinnelsen prekondisjoneres additivet slik at det utvikles, innrettes og strekkes

før det blander seg med den eksterne grensesjiktstrøm. Med oppfinnelsen kondisjoneres også nedstrøm-strømmen ved at bobler holdes vekk fra veggen og ved at det etableres gunstig viskositetsgradient ved veggen, umiddelbart nedstrøms polymer-ejektoren. Intet kjent ejeksjonssystem muliggjør en ikke-oppbrytende plassering av flere additiver i spesfikke lag i et grensesjikts nærvegg-område på samme måte som foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningene, som bare er illustrative og derfor ikke skal anses å være begrensende for oppfinnelsen:

Fig. 1 viser rent skjematisk et grunnleggende ejektorelement i ejeksjonssystemet,

Fig. 2A-2C viser et antall mulige profiler for tverrspor som kan plasseres like oppstrøms ejektoren. Fig. 2A viser profilen til et elliptisk utformet spor, fig. 2B viser profilen til et spor som kan tilføres et additiv gjennom en dyse, med en Coanda-flate ved sporets nedstrøms bunnhjørne, og fig. 2C viser profilen til et spor som kan tilføres et additiv gjennom en dyse ved sporets øvre oppstrømskant. Fig. 3 viser et skjematisk snitt gjennom en utførelsesform av et trippel-ejektorsystem. I en slik utførelsesform er et elliptisk spor plassert oppstrøms den første ejektorenhet og har forbindelsesporter til virvelkammeret i den første ejektor. Portene muliggjør at additiv kan føres fra virvelkammeret til sporet og således eliminere behovet for rørledning til sporet. En andre ejektor er plassert for utsending av et annet additiv under fluidet fra den første ejektor. Nedstrøms denne andre ejektor er det anordnet en mindre ejektor, dimensjonert etter den fiuid-massestrømmengde som sendes ut under laget av fluid som sendes ut fra oppstrømsejektorene. Fig. "4 viser et snitt som i fig. 3, men med en mindre offerejektor plassert oppstrøms den første ejektorenhet i stedet for et spor.

Foreliggende oppfinnelse baserer seg på den erkjennelse at nivået og virkningsgraden til den motstandsreduksjon som oppnås med spalte-ejeksjon av additiver representerer en nettoverdi av de gunstige og ugunstige virkninger i ejeksjonsrelaterte prosesser. Foreliggende oppfinnelse unngår eller undertrykker de ugunstige virkninger og akselererer initieringen av og forlengelsen av de gunstige virkninger, hvorved den oppnåbare motstandsreduksjonsverdi øker og volum-forbruksmengden av additiver reduseres. De negative virkninger av en ejeksjon med høye konsentrasjoner av polymerløsninger og blandinger med gass-mikrobobler ligger i introduksjonen av en ekstra ubalanse i grensesjiktet i det lokale området rundt ejektoren, en økning av turbulensnivået og i utviklingen av en ugunstig viskositetsgradient i veggområdet. Disse virkninger bidrar til en økning i den lokale motstand og til en raskere diffusjon av additivet ut av det området i grensesjiktet hvor det er effektivt. Særlig gjelder at oppfinnelsen begrenses, i stedet for å bidra til, en diffusjon av additivet vekk fra grensesjiktets buffersone.

For å redusere oppbrytingen av det etablerte grensesjikt og den hurtige diffusjon av utsendt additiv, utnytter ejektoren ifølge foreliggende oppfinnelse en unik kombinasjon av fluid-baserte konfigurasjoner. Disse konfigurasjoner innbefatter en dyse ved basisen eller "strupen" til ejektoren, med en utløpsdiameter 14 (heretter identifisert som hi, i den hensikt å få en skalering av samtlige andre elementer i ejektoren), en Coanda-flate. på nedstrømssiden av ejeksjonsstrømmen, et virvelkammer på ejeksjonsstrømmens oppstrømsside, og to knivkanter, en der hvor ejeksjonsstrømmen møter virvelkammeret, og den andre der hvor den møter den etablerte grensesjiktstrøm. Den andre knivkant kan erstattes av en flate med en smal krumningsradius, for derved å lette fremstillingen og vedlikeholdet av denne komponent, uten å gi avkall på ytelse.

Fig. 1 viser rent skjematisk et grunnleggende ejektorelement i ejeksjonssystemet. Elementet innbefatter en dyse 13 som prekondisjonerer additivet, et virvelkammer 4 på elementets oppstrømsside, hvilket virvelkammer har form og dimensjon som bestemt av to radiuser 1 og 2, en knivkant 3 der hvor kammeret 4 og ejeksjonsstrømmen 5 krysser hverandre, en knivkant eller en flate med en krumningsradius 6 tilstrekkelig stor til å gi en virkning som en Coanda-flate på det sted 7 hvor kammeret 4 og ytterveggen møtes,

en Coanda-flate 8 med en radius 9 ved ejektorens nedstrømskant, hvilken Coanda-flate 8 går over i ytterveggen 10, og en åpning 11 hvorigjennom den utsendte strøm 5 kan gå sammen med den etablerte grensesjiktstrøm 12.1 tilfeller hvor ejektorgeometrien vil være utsatt for begrensninger kan Coanda-flaten 8 ha en sammensatt radius i stedet for

en fast radius. Ved ejektorens innløp er det anordnet en dyse 13 eller en annen innretning som gir en konvergerende strøm inn i ejektorstrømmen 5. Ejeksjonsstrømmen har en bredde lik hi. Hensikten med dysen er å etablere en laminær kontraksjonsstrøm som vil være tilstrekkelig til å utvikle, innrette og strekke additivmolekylene slik at de bringes til den tilstand som er nødvendig for oppnåelse av en effektiv virkning. Strømmen gjennom ejektoren vil være laminær, da ejeksjonshastigheten bør være ca. 10 prosent av fristrørnhastigheten og ejektoren bør være dimensjonert for opptak av massestrømningsmengder tilsvarende 10 Qg. Massestrømningsmengden kan variere med en faktor på ca. to, og kan være større eller mindre, og den vil være avhengig av lengden og karakteren (eksempelvis ruheten og de viskoelastiske egenskaper) til den vegg som behandles, fristrørnhastigheten, additivtype og -konsentrasjon, og av nivået til den ønskede motstandsreduksjon. Parameterområdene for de mest vanlig anvendte additiver vil resultere i en laminær strøm gjennom ejektoren. Hastigheten til den utsendte fluidstrøm vil i den nedre enden begrenses av den verdi som er tilstrekkelig til å holde den utsendte strøm langs Coanda-flaten 8.1 den øvre enden vil hastigheten være begrenset av hastigheten til den nærvegg-grensesjiktstrøm som forskyves av den utsendte strøm. Når denne hastighet ikke overskrides, kan de to strømmer gå sammen uten tilveiebringelse av en signifikant økning i det lokale turbulensnivå. Den ønskede massestrømningsmengde og ejeksjonshastighet vil være bestemmende for dysen eller spalten med bredden hj. Ved å bruke en riktig konfigurert dyse vil additivet kunne bringes til virkning umiddelbart • etter innføringen i grensesjiktet og således begynne å påvirke turbulensnivået, som jo er den prinsipielle diffusjonsmekanisme i et turbulent grensesjikt. Additivkonsentrasjonen er naturligvis størst ved ejeksjonsstedet. En reduksjon av turbulensnivået på dette sted vil derfor være avgjørende for diffusjonsstyringen og maksimaliseringen av virkningen til det utsendte additivvolum. Som begrenset i litteraturen, har en dyse med en lengde i størrelsesordenen 10 millimeter og en vinkel på ca. 10 til 45 grader mellom dyseveggene vist seg å være adekvat med hensyn til prekondisjonering av additivet ved gjennomsnittlige strømningsmengder gjennom dysen på ca. 1 meter pr. sekund, for polymerer så som Polyox WSR-301.

Som beskrevet nedenfor, samvirker Coanda-flaten og virvelkammeret som en enhet. Hensikten med Coanda-flaten er å holde den utsendte strøm ved den nedstrøms eksterne vegg. Når polymere additiver sendes ut, bør Coanda-flatens 9 radius være ca. 4ht. En eliminering av separasjonsområdet ved ejektorens nedstrømskant medfører at man unngår den ubalanse som introduseres med en slik separasjon, slik forholdene er ved tradisjonelle spalteutførelser.

Hastighetskomponenten til den utsendte strøm normalt på grensesjiktet vil reduseres til nesten null som følge av Coanda-flaten og den lave massestrømningsmengde. Ved å eliminere grensesjikt-"blow-off ', unngår man en økning av trykkmotstanden og den raske diffusjon av det utsendte additiv som ellers er forbundet med dette fenomen.

Hensikten ved virvelkammeret, som er lokalisert på ejektorens oppstrømsside, er å redusere eller eliminere virvelkilder som ellers ville bidra til opplivingen av det etablerte grensesjikt, med tilhørende økning av lokal motstand og økning av additiv-diffusjonshastigheten i grensesjiktet. Kammerets form bestemmes av to radiuser, 1 og 2. Senteret for radius 1 er i spissen av knivkanten 3 og verdien til radius 1 er ca. 4ht. Senteret til radiusen 2 ligger midt på en linje som går fra knivkanten 3 og mot kammerets motliggende vegg. Når radius 2 er halvparten av radius 1, vi) de to kurver gi en kontinuerlig flate. Selv om forholdet 2:1 ikke behøver å være helt nøyaktig, vil variasjoner av forholdet kreve bruk av et kort veggsegment for derved å unngå diskontinuiteter eller infleksjonspunkter i kammerprofilen. Toppen av kammeret er utformet med en tangentiell firkant 6 mot den flate som dannes av radius 1. Som nevnt foran, kan knivkanten 6 erstattes med en liten krummet flate for derved å lette fremstillingen av og øke styrken til veggen. Dersom krumningen er tilstrekkelig til å holde på strømmen helt til denne går inn i fristrømmen, vil ejeksjonsytelsen ikke forstyrres. Som parametre for marine fullskalautførelser, gjelder at denne krumningsradius bør være ca. 0,5ht, med senteret plassert på ytterveggen, og slik at dimensjonen til åpningen 11 mot det etablerte grensesjikt 12 vil være ca. 3hi.

Tilstedeværelsen av det interne virvelkammer på oppstrømsveggen modifiserer strømmens oppførsel relativt strømmen i en krummet kanal og eliminerer de virvler som ellers ville bli introdusert som følge av krumningen av oppstrømsveggen. Det dannes verken virvler av Dean-typen eller Goertler-typen. Bevegelsen av den utsendte strøm vil indusere sirkulasjon i virvelkammeret. I et riktig utformet og dimensjonert kammer vil det i kammeret etableres en stabil virvel. Grensesjiktet på den utsendte strøms oppstrømsside vil ikke fortsette å utvikle seg. I stedet vil den virvling som tilveiebringes av den interne vegg oppstrøms for kammeret, svekkes av den virvel som innfanges i kammeret. Hastighetsprofilen til den utsendte strøm blir modifisert relativt den etablerte kanals trøm, slik at strømmen langs oppstrømskanten av den interne strøm bremses mindre enn uten bruk av virvelkammeret, slik at det tilveiebringes et mer stabilt lag av utsendt fluid når dette møter det etablerte grensesjikts nærvegg-område. Derved reduseres den ubalanse som introduseres i grensesjiktet ved den utsendte strøms oppstrømskant.

Uten virvelkammeret ville den krumning som er nødvendig for dannelse av Coanda-flaten medføre virvler av Goertler-typen (over en konkav vegg) eller av Dean-typen (i et krummet rør). Nettovirkningen av Coanda-flaten på ejeksjonsprosessen blir derfor bedret, fordi virvlingen ved den interne kanals oppstrømskant svekkes av virvelkammeret. Prekondisjoneringen av additivet ved hjelp av kontraksjonsstrømmen gjennom dysen vil også initiere additivets motstandsreduserende virkning. Særlig gjelder at denne virkning innbefatter en svekking av små virvler. Disse separate mekanismer samvirker for bedring av den utsendte strøms oppførsel når denne går sammen med det etablerte grensesjikt.

En kombinering av den utsendte strøms bedrede oppførsel med prekondisjoneringen av additivet under ejeksjonsprosessen, medfører en raskere undertrykkelse av turbulensen og derfor en reduksjon av diffusjonen til det konsentrerte additiv. I foreliggende oppfinnelse blir diffusjonen av det konsentrerte additiv redusert ytterligere ved hjelp av en prekondisjonering av strømmen like oppstrøms for den prinsippale ejektor. Flere metoder kan benyttes her. For ustabile eller komplekst turbulente grensesjikt-strømmer kan det ifølge foreliggende oppfinnelse benyttes en ekstra, offer-additivejektor som er utformet for utsending av en lav konsentrasjon av additiv og er plassert like oppstrøms'en prinsippal ejektor. Konsentrasjonen kan være i størrelsesordenen 10 vektdeler pr. million (wppm), da hensikten ikke er å oppnå en virkning langt nedstrøms, men bare umiddelbart oppstrøms av og på det sted hvor konsentrasjonen av materialet fra en prinsippal ejektor er størst (dvs. der hvor straffen for diffusjon er størst). For kostnaden (dvs. ofringen) av en moderat additivmengde vil man således oppnå at meget større additivmengder fra den prinsippale ejektor vil holde seg i nærvegg-området.

For relativt stabile strømmer kan enklere ejektorer utformes som tverrspor, dimensjonert for tilveiebringelse av en stabil innfanget virvel eller et virvelsystem og plassert oppstrøms i forhold til den prinsippale ejektor. Et stabilt og innfanget virvelsystem vil svekke de små virvler som produseres ved veggen og vil bryte utviklingen av et oppstrøms grensesjikt. Sporprofller som gir stabile og innfangede virvler, særlig for separeringsstyring i akterlegemet, har vært publisert. I tillegg til riktig utforming av sporet innfører foreliggende oppfinnelse små additivmengder for derved å bidra ti I ytterligere stabilisering av den innfangede virvel.

I fig. 2 er det vist tre profiler for oppstrømsspor. Fig. 2A viser rent skjematisk et sportverrsnitt med elliptisk form, med en hovedakse 15, en liten hatvakse 16 og en dybde 17, regnet fra ytterveggen. Denne form kan, når den skaleres riktig (15 > 17), vil kunne være mer tolerant med hensyn til lave ubalansenivåer i grensesjiktet enn en rektangulær form. Fig. 2B viser rent skjematisk et tverrsnitt av et rektangulært spor med en bredde 18 og en dybde 17 (hvor 17 « 18), hvilket spor kan tilføres et additiv gjennom en dyse 19 som har en Coanda-flate 20 ved sporets nedstrøms bunnkant. Med en slik utforming vil tilsetningen av små additivmengder øke stabiliteten til den innfangede virvel. Fig. 2C viser et skjematisk tverrsnitt av et lignende rektangulært spor, som kan tilføres et additiv gjennom en dyse 21 ved sporets øvre oppstrømskant. Her vil additiv-forbruksmengden være litt større enn for utførelsen i fig. 2B, men additivet vil undertrykke små virvlinger i nærvegg-området til grensesjiktet så vel som stabilisere den innfangede virvel. I alle tilfeller er den eksterne strømning 12 fra venstre mot høyere.

I tillegg til disse metoder vil det også være mulig å prekondisjonere strømmen oppstrøms ved bruk av andre motstandsreduksjonsmetoder like oppstrøm for en prinsippal ejektor. Disse metoder innbefatter, uten å være begrenset til slike, små ribber, motstandsreduserende belegg av ulike typer, og grensesjiktetsuging. Som beskrevet i litteraturen, har hver av disse metoder sine fordeler med hensyn til oppstrøm-strømmens karakteristika.

Da ejektoren ifølge foreliggende oppfinnelse er mindre oppbrytende enn de tidligere kjente ejektorutførelser, vil det være mulig å stratifisere ulike additiver ved hjelp av tandem-ejektorer. Ejeksjon av fluider med ulike viskositeter gjennom multippel-ejektorer muliggjør etableringen av en gunstig viskositetsgradient i nærvegg-området, med tilhørende bedret systemytelse. Eksempelvis vil en ejeksjon av fluid fra en lignende, men mindre ejektor, som er plassert umiddelbart nedstrøms en prinsippal ejektor og dimensjonert for en stor Qg-verdi på ca. en, bidra til å forskyve additivet fra oppstrømsejektoren vekk fra veggen og inn i det området hvor det virker til reduksjon av turbulensnivået. For gass-mikrobobler vil dette også redusere boblenes potential til å virke mot veggen som ruhetselementer under ejeksjonen. For både gass og konsentrerte løsninger av polymerer vil dette kunne gi en gunstig viskositetsgradient ved veggen i stedet for en ugunstig viskositetsgradient. Det utsendte fluid kan være solventet alene, eksempelvis vann, eller en fortynnet løsning av additivet, slik at viskositeten vil være den samme eller mindre (så som for oppvarmet vann) enn det omgivende solvent. Når bare vann eller intet additiv benyttes i nedstrøm-ejektoren, kan kravet om en dyse bli mindre. Da strømningsmengden gjennom nedstrøm-ejektoren er redusert til rundt en Qg, bør ejeksjonshastigheten være ca. fem prosent av fristrørnhastigheten. Dette er ca halvparten av ejeksjonshastigheten i den større oppstrøms ejektor. I tilpassing til den mindre ejeksjonshastighet bør forholdet mellom Coanda-flatens diameter og spaltebredden økes sammenlignet med en oppstrømsejektor, til en verdi på 6 til 8

ganger nedstrømsspaltens bredde 26, for derved å hindre utviklingen av lokale separasjoner på flaten. Størrelsen til åpningen 11 bør være ca. tre ganger spaltebredden 26, og segmentet mellom kammerets krummede vegg og kanten 6 må derfor forlenges sammenlignet med oppstrømsejektoren.

Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en utførelsesform av et trippel-ejektorsystem. I denne utførelsesform er et elliptisk tverrspor 22 plassert oppstrøms i forhold til den første prinippale ejektorenhet 23. Additiv kan føres inn i det elliptiske spor på samme måte som vist i fig. 2B eller fig. 2C. Avhengig av karakteren til den oppstrøms strømning kan ekstra spor 25 plasseres for undertrykking av turbulensnivået ved den første prinsippale ejektor. I stedet for sporene kan man som vist i fig. 4 benytte en liten offer-ejektor 29, skalert for utsending av 5 til 10 Qg additiv med en konsentrasjon i størrelsesordenen 10 wppm. Denne ejektor 29 er plasssert for å undertrykke turbulensnivået ved den første prinsippale ejektor. Eventuelt kan offer-ejektoren være et spor 25 som vist i fig. 3, med en femte fluid-titførsel gjennom en dyse 21 ved sporets øvre oppstrømskant, tilsvarende det i fig. 2C viste arrangement. En "ofring" av denne lille additivmengden vil redusere turbulensnivået og derved også diffusjonsmengden ved den første prinsippale ejektor.

Fluidet fr fra den første prinsippale ejektor kan være en blanding av gass-mikrobobler som, ifølge litteraturen (se eksempelvis Merkle og Deutsch) kan være virkningsfullt innenfor 300 viskøse enheter av veggen, dvs. lengere vekk fra veggen enn de fleste polymerer er virkningsfulle. Deutsch meddeler også at mikroboblelaget synes å avskjerme nærvegg-laget relativt de større strukturer i grensesjiktets ytre områder. Derfor kan multippel-tandemejektorer 23 og 4 benyttes for plassering av mikrobobler av ulike størrelser og polymerer av ulike molekylvekter og -utforminger nettopp i det lag etler stratum hvor de er virkningsfulle. Nedstrøms relativt de prinsippale ejektorer 23 og 4 er det plassert en mindre ejektor 26. Denne har en spaltbedde h227 som er dimensjonert i forhld til massestrømningsmengden til det fluid f3 som sendes ut fra denne nedstrømsplasserte ejektor. Når meningen bare er å sende ut sol ventet fra nedstrøms-ejektoren, eksempelvis i den hensikt å etablere en gunstig viskositetsgradient, kan behovet for en dyse eller en lignende innretning for tilveiebringelse av en konvergerende laminær strøm, være av mindre betydning. Imidlertid benyttes ofte ulike dyseutforminger for tilveiebringelse av de ønskede skalerte mikrobobler. Det er derfor ofte ønsket spesifikke dyseutførelser for mikroboble-utsending så vel som for prekondisjonering av polymeren før ejeksjonen.

I tillegg til å endre nærvegg-fiuidets reologiske egenskaper, kan det benyttes multippel-ejektorer for stratifisering av additiver, hvilket er kjent å være virkningsfullt i spesifikke lag av grensesjiktet. Eksempelvis antas visse additiver, så som mikrobobler med en spesiell størrelse, å være effektive lengere fra veggen enn polymerene er. I fig. 3 vil et sett av tre tandemejektorer, hver dimensjonert for den ønskede massestrømningsmengde, kunne tilveiebringe tre lag, nemlig vann (lav viskositet) f3, under en konsentrert løsning/} av polymer, og et overliggende lag f4bestående av mikrobobler. På lignende måte kan flere lag av på egnet måte dimensjonerte bobler eller multiple lag av ulike typer polymerer sendes ut fra tandemejektorer. Over disse fluider vil additivet fra oppstrømssporene eller "offerspalten" og fristrømfluidet, betegnet med henholdsvis f$ ogfi, strømme.

Tidligere har skipskonstruktører konkludert med at høye konsentrasjoner av og høye strømningsmengder additiv fra et enkelt ejektorsystem er mer effektivt enn dersom samme additivmengde blir sendt ut fra flere ejeksjonssteder som er fordelt over lengden av skroget. Den økning av den lokale hudfriksjon som tilveiebringes av tradisjonelle ejektorer og grensesjikt-blow-off, som bidrar en økning av trykkmotstanden, bidrar til dette fenomen. Ved å unngå disse virkninger muliggjøres det ifølge foreliggende oppfinnelse å benytte ejektorsett på flere steder langs et fartøy eller et fremdriftsorgan, og derved optimalisere fordelingen av additiv som en funksjon av veggens (fartøyets) form og lengde. Derfor kan meget lange vegger behandles uten signifikant effektivetstap.

Ejektorer kan også utformes for å energiseres for nærvegg-strømmen for derved å unngå separasjon under endringer av fristrøm-angrepsvinkelen, fordi ejektoren vil kunne tilpasse seg lokale endringer i strømningsbetingeisene. Post-ejeksjonsprosessen innbefatter en behandling av veggen for reduksjon av diffusjonen av additivene nedstrøms relativt ejektoren, behandling av en ytre strøm for reduksjon av diffusjonen av additiet så vel langs veggen som rundt eventuelle fremspring, og nedstrømsejeksjonen av enten ulike typer additiver eller en annen additivkonsentrasjon, for derved å oppnå en mer effektiv additivutnyttelse.

Claims (32)

1. Fremgangsmåte ved utsending av en motstandsreduserende substans i et første fluid på en slik måte at det unngås oppriving og "blow-off' av det første fluid og reduksjon av diffusjonshastigheten til den motstandsreduserende substans i det første fluid, for derved å øke virkningen av den motstandsreduserende substans med hensyn til redusering av motstanden av det første fluid under bevegelse relativt en vegg,karakterisert vedfølgende trekk, gjennomført i den angitte rekkefølge: a) kondisjonering av den motstandsreduserende substans ved at et andre fluid (5), som innbefatter den motstandsreduserende substans som en dispergert faststoff-, væske-eller gass-mikroboble- og substansblanding, bringes til å strømme gjennom en dyse (13) som gir en aksial hastighetsgradient i det andre fluid (5) som inneholder additivet som en blanding eller i løsning, for derved å avvikle, innrette og strekke molekylene i den motstandsreduserende substans, b) føring av det andre fluid (5) til et virvelkammer (4) for etablering av en virvel i virvelkammeret (4), med reduksjon av virvlingen i det andre fluid (5), c) utsending av det andre fluid (5) gjennom en første ejektor, som har en åpning (11) i en vegg, inn i det første fluid når dette første fluid strømmer forbi veggen, hvilken åpning (11) er utformet slik at den innbefatter en første Coanda-flate (8) som en del derav.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den første Coanda-flate (8) er plassert på nedstrømssiden av åpningen (11), relativt strømmen av det første fluid forbi veggen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat virvelkammeret (4) er plassert slik at i det minste en del av det ligger overfor den første Coanda-flate (8).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat virvelkammeret (4) innbefatter en knivkant (3) i et område hvor det andre fluid fra dysen (13) møter virvelkammeret (4).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat virvelkammer-flaten danner en knivkant (3) i et område hvor virvelkammeret (4) møter veggen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat et område mellom veggen og virvelkammeret (4) innbefatter en andre krummet flate.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre innbefatter: utsending av et tredje fluid gjennom en andre ejektor som har en åpning som ligger nedstrøms den nevnte første ejektor, hvilken andre ejektor har en Coanda-flate på sin nedstrømsside og et virvelkammer som er plassert slik at i det minste en del derav ligge overfor Coanda-flaten.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat den andre ejektor har en annen størrelse, men ellers er utformet tilsvarende den første ejektor.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre innbefatter: utsending av et fjerde fluid gjennom en tredje åpning som ligger oppstrøms i forhold til den første åpning, hvilken tredje åpning har en Coanda-flate på sin nedstrømsside og et virvelkammer som er plassert slik at i det minste en del derav ligge overfor Coanda-flaten.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat den tredje åpning har en annen dimensjon, men ellers er utformet tilsvarende den første åpning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat et spor er plassert oppstrøms i forhold til den første åpning, i den hensikt å fjerne virvling fra det første fluid når dette strømmer forbi sporet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat sporet har forbindelse med en kilde for et femte fluid, som innføres i sporet via en Coanda-flate i sporets nedstrømsbunn.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat sporet har forbindelse med en kilde for et femte fluid, som tilføres sporet gjennom en dyse ved sporets øvre oppstrømskant.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat det tredje fluid har en lavere viskositet enn det andre fluid.

15. Fremgangsmåte ved innføring av en eller flere motstandsreduserende substanser i på forhånd valgte multippellag i grensesjiktet (12) til et første fluid som strømmer relativt en vegg,karakterisert vedat den innbefatter det følgende trinn: utsending av minst en motstandsreduserende substans gjennom flere åpninger som er plassert i sekvens langs en strømningsbane for det første fluid, idet i det minste en av åpningene har fluidforbindelse med: en dyse (13), et virvelkammer (4) som er plassert slik at det aktiveres av fluid som har gått gjennom dysen (13), slik at det etableres en eller flere virvler av fluidet i virvelkammeret (4), og en Coanda-flate (8) som ligger overfor virvelkammeret (4).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat minst en motstandsreduserende substans sendes ut gjennom åpningene med ulike konsentrasjoner.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat de hastigheter hvorved fluidene sendes ut gjennom åpningene varierer i avhengighet av strømningsparametre for det første fluid, det ønskede motstandsreduksjonsnivå, og lengden av veggen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat det tredje fluid er oppvarmet, for derved å tilveiebringe et fluid som har en lavere viskositet enn dersom ikke var oppvarmet.

19. Fremgangsmåte ved utsending av en motstandreduserende substans i et første fluid på en slik måte at diffusjonshastigheten til den motstandsreduserende substans i det første fluid reduseres, for derved å øke virkningen til den motstandsreduserende substans med hensyn til en redusering av det første fluids motstand ved bevegelse relativt en vegg,karakterisert vedat den innbefatter de følgende trekk, gjennomført i den angitte rekkefølge: a) sørge for at et fluid med deri dispergert gass strømmer gjennom en dyse (13) utformet som en mikroboblegenerator, b) føring av fluidet med dispergert gass til et virvelkammer (4), for etablering av en virvel i virvelkammeret (4), for derved å redusere virvlingen til fluidet med den dispergerte gass, og c) utsending av fluidet med dispergert gass gjennom en åpning og inn i det første fluid i dette første fluid strømmer forbi åpningen, hvilken åpning innbefatter en første Coanda-flate (8) i en del derav.

20. Anordning for utsending av en motstandsreduserende substans inn i et første fluid på en slik måte at diffusjonshastigheten til den motstandsreduserende substans i det første fluid reduseres, for derved å øke virkningen av den motstandsreduserende substans med hensyn til reduering av det første fluids motstand under en bevegelse relativt en vegg,karakterisert vedat den innbefatter: a) en dyse (13) som tilveiebringer en aksial hastighetsgradient i et andre fluid (5) som føres gjennom dysen (13), b) et virvelkammer (4) som er anordnet for aktivering med det andre fluid (5) som har gått gjennom dysen (13), for derved å danne en virvel eller et system av virvler i det andre fluid (5) i virvelkammeret (4), og c) en første ejektor med en åpning for utsending av det andre fluid (5) inn i en strøm av det første fluid forbi åpningen, hvilken åpning er utformet med en Coanda-flate (8) som en del derav.

21. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat Coanda-flaten (8) er plassert nær åpningens nedstrømsvegg, relativt strømmen av det første fluid forbi åpningen.

22. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat virvelkammeret (4) er plassert slik at i det minste en del derav ligger overfor Coanda-flaten (8).

23. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat den videre inkluderer, nedstrøms relativt åpningen for utsending av det andre fluid: a) en dyse som tilveiebringer en aksial hastighetsgradient i et tredje fluid som føres gjennom dysen, b) et virvelkammer som er plassert slik at det aktiveres av det tredje fluid som har gått gjennom dysen, for derved å danne en virvel eller et system av virvler i det tredje fluid i virvelkammeret, og c) en andre ejektor for utsending av et tredje fluid under strømmen av det første og andre fluid forbi den andre ejektor, hvilken andre ejektor er en åpning utformet slik at den innbefatter en Coanda-flate som en del derav.

24. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat den videre innbefatter, oppstrøms for den nevnte åpning for utsending av det andre fluid: a) en dyse som tilveiebringer en aksial hastighetsgradient i et fjerde fluid når dette fjerde fluid føres gjennom dysen, b) et virvelkammer som er anordnet for å bli aktivert av det fjerde fluid som har gått gjennom dysen, for derved å danne en virvel eller et system av virvler i det fjerde fluid i virvelkammeret, og c) en åpning for utsending av et fjerde fluid inn i strømmen av det første fluid forbi åpningen og over strømmen av det andre fluid nedstrøms i forhold til åpningen, hvilken åpning er utformet med en Coanda-flate som utgjør en del derav.

25. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat et spor er anordnet oppstrøms i forhold til åpningen.

26. Anordning ifølge krav 25,karakterisert vedat sporet som er plassert oppstrøms i forhold til åpningen, innbefatter en ledning og en dyse for mottak av og kondisjonering av et femte fluid som innbefatter en motstandsreduserende substans.

27. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat ledningen innbefatter en Coanda-flate.

28. Anordning ifølge krav 25,karakterisert vedat sporet har et elliptisk tverrsnitt.

29. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat den videre innbefatter, oppstrøms i forhold til den første ejektor: a) en dyse som tilveiebringer en aksial hastighetsgradient i et femte offer-fluid når dette føres gjennom dysen, b) et virvelkammer som er anordnet til å bli aktivert av det femte fluid som har gått gjennom dysen, for derved å danne en virvel eller et system av virvler i det femte fluid i virvelkammeret, og c) en åpning for utsending av det femte fluid inn i strømmen av det første fluid forbi åpningen, hvilken åpning er utformet med en Coanda-flate som en del derav.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat et spor plasseres oppstrøms i forhold til den tredje åpning, i den hensikt å fjerne virvling fra det første fluid når dette strømmer forbi sporet.

31. Anordning ifølge krav 24,karakterisert vedat den videre inkluderer, oppstrøms i forhold til den første ejektor: a) en dyse som tilveiebringer en aksial hastighetsgradient i et femte offer-fluid når dette føres gjennom dysen, b) et virvelkammer som er plassert slik at det aktiveres av det femte fluid som har gått gjennom dysen, for derved å danne en virvel eller et system av virvler i det femte fluid i virvelkammeret, og c) en åpning for utsending av det femte fluid inn i strømmen av det første fluid forbi åpningen, hvilken åpning er utformet med en Coanda-flate som en del derav.

32. Fremgangsmåte ved utsending av en motstandsreduserende substans i et første fluid på en slik måte at oppriving og "blow-off' av det første fluid unngås og diffusjonshastigheten til den motstandsreduserende substans i det første fluid reduseres, for derved å øke virkningen til den motstandsreduserende substans med hensyn til en redusering av motstanden i det første fluid under bevegelse relativt en flate,karakterisert vedfølgende trinn, gjennomført i den angitte rekkefølge: a) kondisjonering av den motstandsreduserende substans ved at et andre fluid (5), som innbefatter den motstandsreduserende substans som et dispergert faststoff, en væske- eller gass-mikrobobler- og substansblanding, eller en væske og gass-mikrobobleblanding, bringes til å strømme gjennom en dyse (13) som tilveiebringer en aksial hastighetsgradient i det andre fluid (5) som inneholder additivet som en blanding eller i løsning, for derved å avvikle, innrette og strekke molekyler i den motstandsreduserende substans, b) føring av det andre fluid (5) til et virvelkammer (4), for etablering av en virvel i virvelkammeret (4), med tilhørende reduksjon av virvlingen i det andre fluid (5), c) utsending av det andre fluid (5) gjennom en første ejektor, hvilken første ejektor har en åpning (11) i den nevnte flate, og inn i det første fluid når dette strømmer forbi den nevnte flate, hvilken åpning (11) er utformet med en første Coanda-flate (8) som en del derav.