RU2565641C2 - Структура для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела в текучей среде, ее применение, содержащее такую структуру тело, проточный канал, реактивный двигатель и приводное устройство, содержащее такое тело, и пленка для такого тела - Google Patents

Структура для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела в текучей среде, ее применение, содержащее такую структуру тело, проточный канал, реактивный двигатель и приводное устройство, содержащее такое тело, и пленка для такого тела Download PDF

Info

Publication number
RU2565641C2
RU2565641C2 RU2012132251/11A RU2012132251A RU2565641C2 RU 2565641 C2 RU2565641 C2 RU 2565641C2 RU 2012132251/11 A RU2012132251/11 A RU 2012132251/11A RU 2012132251 A RU2012132251 A RU 2012132251A RU 2565641 C2 RU2565641 C2 RU 2565641C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
recess
flow
main direction
section
Prior art date
Application number
RU2012132251/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012132251A (ru
Inventor
Марко ФЕУСИ
Original Assignee
Марко ФЕУСИ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Марко ФЕУСИ filed Critical Марко ФЕУСИ
Publication of RU2012132251A publication Critical patent/RU2012132251A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2565641C2 publication Critical patent/RU2565641C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C21/00Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow
    • B64C21/10Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow using other surface properties, e.g. roughness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00Boundary layer controls
    • B64C2230/08Boundary layer controls by influencing fluid flow by means of surface cavities, i.e. net fluid flow is null
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00Boundary layer controls
    • B64C2230/24Boundary layer controls by using passive resonance cavities, e.g. without transducers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00Boundary layer controls
    • B64C2230/26Boundary layer controls by using rib lets or hydrophobic surfaces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10Drag reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к области аэрогидродинамики. Группа изобретений включает обтекаемое текучей средой тело, проточный канал, реактивный двигатель, приводное устройство, пленку для такого тела и применение обтекаемой текучей средой структуры. Обтекаемое текучей средой тело (10) содержит обтекаемую текучей средой (30) поверхность (12), имеющую общую форму, определяющую главное направление (14) потока по поверхности (12). Поверхность (12) содержит структуру для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела (10), которая содержит выемку (16.2-16.3), имеющую поперечное сечение по существу в форме кругового сегмента, с целью образования завихрения (26.2-26.3) текучей среды. Структура содержит входной участок (18.2-18.3), наклоненный по отношению к главному направлению потока по направлению к выемке (16.2-16.3) и расположенный по главному направлению потока перед выемкой (16.2-16.3), с целью введения потока (24) текучей среды в выемку (16.2-16.3). Структура выполнена с возможностью образования завихрения (26.2-26.3) текучей среды, располагаемого по существу внутри выемки (16.2-16.3). Группа изобретений направлена на уменьшение аэрогидродинамического сопротивления тела в текучей среде. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к телу, содержащему по меньшей мере одну обтекаемую текучей средой поверхность, имеющую общую форму, определяющую главное направление потока по поверхности, при этом поверхность по меньшей мере частично содержит структуру для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела, причем структура содержит по меньшей мере одну выемку, имеющую поперечное сечение по существу в форме кругового сегмента, с целью образования завихрения текучей среды. Кроме того, изобретение относится к пленке, содержащей соответствующую поверхностную структуру.
В самолетостроении, а также, например, в судостроении или при конструировании высокоскоростных поездов и автомобилей большое значение имеет получение формы, а также поверхности, обладающих как можно меньшим сопротивлением. Преимущества самолета, корабля или автомобиля с хорошими характеристиками обтекания, то есть с низким аэрогидродинамическим сопротивлением, состоят, с одной стороны, в малой потребности в энергии и, таким образом, в малом расходе топлива, а с другой стороны, при одной и той же мощности привода могут быть достигнуты более высокие скорости. Таким образом, в общей сложности тело с малым аэрогидродинамическим сопротивлением эффективнее движется через текучую среду, например воздух или воду, что особенно важно при высокой стоимости энергии.
В US 2,899,150 описано самолетное крыло, которое имеет малое поверхностное трение в воздухе. При этом по поверхности крыла поперечно направлению полета и потока предусмотрены круглые выемки в форме канавок. В выемках образуются завихрения воздуха, которые способствуют уменьшению аэрогидродинамического сопротивления крыла.
В US 6,363,972 эту идею развивают далее, и на поверхности тела, обтекаемой воздухом, предусмотрены различные формы выемок.
Однако недостаток обеих структур состоит в еще неудовлетворительно высоком аэрогидродинамическом сопротивлении.
В частности, в случае реактивных летательных аппаратов аэрогидродинамическое сопротивление внутри каждого реактивного двигателя в особой мере вносит вклад в общее аэрогидродинамическое сопротивление летательного аппарата. Воздушный поток внутри двигателя частично доводится до сверхзвуковой скорости или, в случае полета в сверхзвуковом режиме, уже имеет сверхзвуковую скорость. При этом могут возникать особые, частично еще не изученные гидродинамические эффекты, которые делают менее эффективными традиционные структуры для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления обтекаемой поверхности, например, упомянутые выше.
Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы дополнительно уменьшить аэрогидродинамическое сопротивление тела в текучей среде. Кроме того, задача состоит в том, чтобы произвести эффективное уменьшение аэрогидродинамического сопротивления тела также и для режимов потока со скоростями выше скорости звука.
Решение задачи описано в пп.1, 14 и 15 формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты выполнения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Предметом изобретения является тело, содержащее по меньшей мере одну обтекаемую текучей средой поверхность, имеющую общую форму, определяющую главное направление потока по поверхности, при этом поверхность по меньшей мере частично содержит структуру для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела. При этом структура содержит по меньшей мере одну выемку, имеющую поперечное сечение по существу в форме кругового сегмента, с целью образования завихрения текучей среды. Тело отличается тем, что структура имеет по меньшей мере один входной участок, наклоненный по отношению к главному направлению потока по направлению к выемке и расположенный по главному направлению потока перед выемкой, для введения потока текучей среды в выемку. При этом структура выполнена с возможностью образования завихрения текучей среды, располагаемого по существу внутри выемки.
Таким образом, тело имеет поверхность, проходящую по большой области. При этом поверхность может быть как плоской, так и криволинейной. Общая форма поверхности определяет при этом, в частности, в зависимости от направления обтекания тела главное направление потока текучей среды по поверхности, в некоторой степени осредненное направление потока. При этом небольшие структуры на поверхности оказывают лишь небольшое влияние. Поверхность тела согласно изобретению содержит структуру, включающую в себя по меньшей мере одну выемку, имеющую поперечное сечение по существу в форме кругового сегмента, и которая предназначена и выполнена для образования завихрения текучей среды. Кроме того, структура включает в себя входной участок, который предназначен и выполнен для введения потока текучей среды в выемку. Для этого входной участок, с одной стороны, расположен по направлению главного потока перед выемкой, так что поток текучей среды, обтекающий поверхность, вначале проходит через входной участок, а затем через него в выемку. С другой стороны, входной участок наклонен по отношению к главному направлению потока по направлению к выемке. Это означает, что при общем горизонтальном прохождении поверхности входной участок наклонен в вертикальном направлении к выемке. Таким образом, часть потока текучей среды, обтекающего поверхность и проходящего через входной участок, направляется в выемку посредством входного участка. В выемке образуется завихрение текучей среды, остающееся по существу внутри выемки благодаря ее конфигурации, посредством конфигурации выемки и потока текучей среды.
Диаметр поперечного сечения выемки, имеющего по существу форму кругового сегмента, может при этом предпочтительно составлять 8 мм для воздуха, протекающего по поверхности со скоростью 100 км/ч (примерно 27,8 м/с). При этом предпочтительный диаметр линейно увеличивается вместе с ожидаемой скоростью потока воздуха. В случае воды в качестве текучей среды диаметр в поперечном сечении выемки предпочтительно составляет 8 мм для воды, протекающей по поверхности со скоростью 6 км/ч (примерно 1,7 м/с). Это означает, что размеры выемки зависят от вида ожидаемого потока текучей среды. Эмпирическая формула для назначения размеров выемки для газов имеет вид d=8·v/1000, где d обозначает диаметр выемки в сантиметрах, a v - скорость потока текучей среды в км/ч. Поверхность выемки предпочтительно покрыта TiO2, благодаря чему достигается особенно малое аэрогидродинамическое сопротивление между завихрением текучей среды, расположенным в выемке, и краем выемки. Выемка может также иметь поперечное сечение, отличающееся от круглой формы.
Это означает, что часть потока текучей среды, протекающая непосредственно по поверхности, надежно и эффективно преобразуется в завихрение текучей среды (гельмгольцевское завихрение), остающееся по существу внутри выемки, посредством входного участка и выемки. То, что завихрение текучей среды по существу остается внутри выемки, означает, что большая часть находящихся в выемке частиц текучей среды остается внутри выемки в стационарном завихрении, то есть не выводится из выемки.
Благодаря завихрению, расположенному в выемке, при продолжительном потоке текучей среды ее частицы проводятся над завихрением текучей среды. Так как завихрение текучей среды имеет скорость вращения, то разность скоростей между наружным краем завихрения текучей среды и потоком текучей среды, непосредственно проводимым над завихрением текучей среды, является очень малой, так что аэрогидродинамическое сопротивление тела, возрастающее пропорционально скорости обтекания, также может оставаться очень малым. Таким образом, в области завихрения текучей среды поток текучей среды, обтекающий поверхность, не попадает в непосредственный контакт с (неподвижным) телом, а контактирует лишь с наружным краем завихрения. Кроме того, благодаря входному участку возможно также эффективное уменьшение аэрогидродинамического сопротивления для сверхзвуковых скоростей потока текучей среды.
В одном предпочтительном варианте выполнения выемка вытянута по существу поперечно главному направлению потока, в частности, в форме канавки. Если выемка проходит по телу поперечно главному направлению потока, то действие поверхностной структуры будет максимальным. При этом угловое отклонение до 45° от перпендикуляров к главному направлению потока все еще обеспечивает возможность отчетливого уменьшения аэрогидродинамического сопротивления по сравнению с известными структурами. В одном особенно предпочтительном варианте выполнения структуры в форме канавок выемка проходит в поперечном направлении к главному направлению потока по всей поверхности.
Предпочтительно структура содержит выемки, расположенные, в частности, друг за другом по главному направлению потока. Структура является особенно эффективной, если на поверхности тела имеется большое количество выемок, расположенных друг за другом по главному направлению потока. Благодаря этому структурой может быть снабжена большая поверхность тела, и поэтому возможно особенно эффективное уменьшение аэрогидродинамического сопротивления. В этом случае последующие частицы потока текучей среды, который протекает по поверхности тела, почти не проводятся по самой поверхности тела, а почти полностью проводятся над поверхностью благодаря завихрению текучей среды. При этом разность скоростей между слоем потока текучей среды, который является ближайшим к поверхности, и каждым из завихрений текучей среды очень мала, и таким образом, аэродинамическое сопротивление также очень мало.
В случае нескольких выемок особенно предпочтительно, если соседние выемки находятся на расстоянии друг от друга, составляющем от 1 до 6, в частности от 1,1 до 1,75, предпочтительно от 1,25 до 1,5 и особенно предпочтительно 1,25 величины диаметра поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента. При этом расстояние между выемками соответственно определяется между средними точками соседних выемок. Посредством назначенного таким образом расстояния между выемками, предпочтительно по главному направлению потока, достигается особенно большое уменьшение аэрогидродинамического сопротивления тела.
Предпочтительно входной участок выполнен криволинейным. При этом радиус кривизны предпочтительно составляет от 1,1 до 1,75, в частности от 1,25 до 1,5 и особенно предпочтительно 1,25 величины диаметра поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента, при этом может быть также преимуществом, если он составляет от 2 до 6 величин диаметра поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента. Благодаря такой кривизне поток текучей среды, протекающий непосредственно по поверхности тела, направляется в выемку особенно надежно и с малым трением.
Предпочтительно входной участок выполнен таким образом, что наклон между главным направлением потока и параллельной ему касательной в первой точке входного участка больше, чем во второй точке, которая расположена по отношению к первой точке вверх по главному направлению потока. Это означает, что наклон входного участка по отношению к главному направлению потока увеличивается по направлению потока. Это не обязательно должно происходить непрерывно, а могут также иметь место дискретные области входного участка, которые различным образом наклонены по отношению к главному направлению потока, при этом от участка к участку наклон увеличивается.
В следующем предпочтительном варианте выполнения выемка имеет расположенную вверх по главному направлению потока первую кромку между входным участком и выемкой и расположенную вниз по направлению потока вторую кромку между выемкой и расположенной вниз по направлению потока частью поверхности. При этом первая кромка смещена по отношению ко второй кромке по существу по направлению внутрь тела, с целью образования завихрения в выемке. В этой связи кромку следует понимать как резкое изменение направления поверхности. Она имеет место на переходах между каждой выемкой и окружающими ее частями поверхности. То, что первая кромка смещена по отношению ко второй кромке по существу по направлению внутрь тела, означает в свою очередь, что вторая кромка в некоторой степени выступает по направлению от выемки по отношению к первой кромке. Поэтому вторая кромка является дополнительным элементом, который облегчает введение потока текучей среды в выемку, и структура особенно пригодна также для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления при сверхзвуковых потоках.
При этом точка выемки, расположенная на наибольшем удалении вверх по направлению потока, то есть края выемки, предпочтительно смещена по отношению к первой кромке по направлению внутрь тела, чтобы расположить завихрение текучей среды по существу внутри выемки. Точка выемки, расположенная на наибольшем удалении вверх по направлению потока, находится под первой кромкой. При этом имеется в виду точка края выемки, от которой поток текучей среды, следующий краю выемки, постоянно (частично) движется вниз по направлению потока, то есть по главному направлению потока. При поперечном сечении выемки в форме кругового сегмента этой точкой обычно является точка на краю выемки с касательной, проходящей перпендикулярно главному направлению потока. Это означает, что частица завихрения текучей среды внутри выемки движется на первой кромке по меньшей мере частично по главному направлению потока. С этим связано надежное расположение завихрения текучей среды по существу внутри выемки.
В одном предпочтительном варианте выполнения вторая кромка смещена по отношению к средней точке выемки по главному направлению потока на величину, составляющую от 0,1 до 0,6 или от 0,1 до 0,5, предпочтительно 0,25 и особенно предпочтительно 0,3 величины радиуса поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента. Это расположение второй кромки по отношению к выемке, имеющей форму кругового сегмента, точнее по отношению к ее средней точке, то есть центральной точке окружности, определяющей поперечное сечение, обеспечивает в свою очередь возможность особенно эффективного уменьшения аэрогидродинамического сопротивления поверхности. Это связано, с одной стороны, с надежной локализацией завихрения внутри соответствующей выемки, а с другой стороны, также с эффективным введением текучей среды в выемку при взаимодействии с входным участком.
Предпочтительно вторая кромка имеет выступ, наклоненный навстречу главному направлению потока и по направлению к выемке, с целью перевода завихрения к последующей выемке. Такой выступ вынуждает завихрение текучей среды оставаться внутри выемки, так что частицы завихрения текучей среды остаются в выемке и не выводятся из нее наружу. Так как вследствие протекания текучей среды по поверхности тела в выемку поступают дополнительные частицы текучей среды, то при сжимаемой среде, например воздухе, возрастает внутреннее давление завихрения текучей среды, вследствие которого завихрение текучей среды расширяется. Таким образом, часть завихрения текучей среды расширяется выше второй кромки, и посредством наклонного выступа, который предпочтительно наклонен по отношению к главному направлению потока на угол от 10° до 20°, особенно предпочтительно 17°, она направляется к следующей по направлению потока выемке. Таким образом, образуется воздушная подушка, проходящая вдоль главного направления потока от выемки к выемке, что обеспечивает возможность эффективного уменьшения сопротивления.
Предпочтительно участок дуги окружности поперечного сечения выемки составляет от 270° до 310°, предпочтительно от 280° до 300°, особенно предпочтительно 290°, так что выемка открыта в угловой области своего поперечного сечения, составляющей от 90° до 50°, предпочтительно от 80° до 60°, особенно предпочтительно 70°. Однако может быть также благоприятным, если участок дуги окружности поперечного сечения выемки составляет от 181° до 315°, в частности от 260° до 290°, так что выемка открыта в угловой области своего поперечного сечения, составляющей от 179° до 45°, в частности от 100° до 75°. При этом угловая область проема зависит также от ожидаемой скорости потока текучей среды. Проем выемки с соответствующим образом назначенными размерами способствует в свою очередь особенно эффективному уменьшению аэрогидродинамического сопротивления поверхности и, таким образом, тела, обтекаемого текучей средой.
Проточный канал согласно изобретению, в частности сверхзвуковой проточный канал, включает в себя описанное выше тело. Благодаря этому обеспечен поток текучей среды через проточный канал с особенно малым трением. В частности, проточным каналом может быть внутренняя часть реактивного двигателя, в которой по меньшей мере частично может иметь место поток текучей среды со сверхзвуковой скоростью. Реактивный двигатель согласно изобретению, а также приводное устройство согласно изобретению также обеспечены описанным выше телом. При этом приводное устройство, проточный канал или реактивный двигатель предпочтительно содержат обтекаемую текучей средой поверхность, которая по существу полностью обеспечена описанной выше структурой.
Согласно следующему аспекту изобретения пленка содержит структуру для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела, обтекаемого текучей средой по главному направлению потока, на поверхность которого может наноситься пленка. При этом структура содержит по меньшей мере одну выемку, имеющую поперечное сечение по существу в форме кругового сегмента, с целью образования завихрения текучей среды. При этом пленка отличается тем, что структура содержит по меньшей мере один входной участок, наклоненный по отношению к главному направлению потока по направлению к выемке и расположенный по главному направлению потока перед выемкой, с целью введения потока текучей среды в выемку. При этом благодаря структуре внутри выемки может образовываться завихрение текучей среды, расположенное по существу внутри выемки. Таким образом, пленка согласно изобретению пригодна для того, чтобы изготовить тело согласно изобретению посредством покрытия пленкой поверхности почти любого тела.
Следующий аспект изобретения состоит в применении обтекаемой текучей средой по главному направлению потока поверхностной структуры, содержащей по меньшей мере одну выемку, имеющую поперечное сечение по существу в форме кругового сегмента, с целью образования завихрения текучей среды, которая содержит входной участок, наклоненный по отношению к главному направлению потока и расположенный по главному направлению потока перед выемкой, для введения потока текучей среды в выемку, с целью уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела, обеспеченного поверхностной структурой.
Следующие предпочтительные варианты выполнения вытекают из последующего описания чертежей, а также из совокупности пунктов формулы изобретения.
На чертежах изображено:
фиг.1 - вид сбоку в сечении фрагмента тела с поверхностной структурой согласно одному предпочтительному варианту выполнения,
фиг.2 - вид сбоку в сечении фрагмента тела с поверхностной структурой согласно следующему предпочтительному варианту выполнения.
На фиг.1 показан вид сбоку в сечении тела 10 вдоль его поверхности 12, которая подвергается обтеканию текучей средой 30. Поверхность 12 содержит четыре расположенные рядом друг с другом выемки 16.1-16.4, которые имеют поперечное сечение в форме кругового сегмента и предпочтительно имеют поверхность из двуокиси титана или другую в достаточной степени инертную и/или уменьшающую трение поверхность, причем выемка 16.4 показана лишь частично. При этом четыре выемки 16.1-16.4 находятся на расстоянии друг от друга, составляющем 1,25 величины диаметра D окружности, определяющей поперечное сечение выемок. Между выемками 16.1 и 16.2 предусмотрен входной участок 18.2 выемки 16.2, между выемками 16.2 и 16.3 - входной участок 18.3 выемки 16.3, а между выемками 16.3 и 16.4 - входной участок 18.4. Структура выемок вместе с их признаками периодически продолжается по главному направлению потока. Описание чертежей относится соответственно к фрагменту общей структуры. В частности, для показанной лишь частично выемки 16.4 аналогично имеют силу описанные свойства, даже если это явно не упоминается.
Плоскость сечения на фиг.1 проходит вдоль главного направления 14 потока текучей среды 30 над поверхностью 12 тела 10. Таким образом, выемки 16.1-16.4 находятся на одинаковых расстояниях друг от друга вдоль главного направления 14 потока и проходят по существу поперечно главному направлению 14 потока, из плоскости чертежа фиг.1 или в нее. Расстояние А между выемками 16.1-16.4, то есть расстояние между средними точками соседних выемок 16.1-16.4, составляет в этом предпочтительном варианте выполнения 1,25 величины диаметра D каждой из выемок 16.1-16-4. В показанном на фиг.1 предпочтительном варианте выполнения находящиеся между соседними выемками 16.1-16.4 входные участки 18.2-18.4 изогнуты по направлению к относящимся к ним выемкам 16.2-16.4. При этом кривизна соответственно обеспечена такой, что они имеют радиус R кривизны, составляющий от 1,25 до 1,5 (в случае варианта выполнения, который показан на фиг.2) величины диаметра D выемок 16.2-16.4.
Выемки 16.2 и 16.3 соответственно имеют проемы, которые соответственно ограничены по главному направлению 14 потока первой кромкой 20.2-20.3 и второй кромкой 22.2-22.3. Таким образом, кромки 20.2, 20.3, 22.2, 22.3 определяют также угловую область W, которая может быть обозначена как угол раскрытия и показана на примере выемки 16.2, по которой проходит соответствующий проем выемки. В показанном на фиг.1 предпочтительном варианте выполнения высота Н первой кромки 20.2-20.3 над самой глубокой точкой соответствующей выемки 16.2, 16.3 составляет 0,75 величины диаметра D соответствующей выемки. Вторые кромки 22.2-22.3 соответственно смещены по отношению к первым кромкам 20.2-20.3 по высоте, то есть по направлению от тела 10. По отношению к расположению средней точки М каждой выемки вторая кромка смещена по главному направлению 14 потока на глубину Т, составляющую 0,25 диаметра D соответствующей выемки.
Протекающая по поверхности 12 текучая среда 30, главное направление 14 потока которой определено глобальной формой поверхности 12, попадает в своей области, непосредственно прилегающей к поверхности 12, на входные участки 18.2-18.3. Входные участки 18.2-18.3 направляют частичный поток 24 текучей среды 30 в выемки 16.2-16.3, где благодаря круглой форме поперечного сечения выемок 16.2-16.3 образуется завихрение 26.1-26.3 текучей среды. При этом вторые кромки 22.1-22.3 отделяют вводимый в выемку поток 24 текучей среды от протекающего далее потока 28 текучей среды, который проводится над вторыми кромками 22.1-22.3 выемок 16.1-16.3. Протекающий далее поток 28 текучей среды и все расположенные над ним слои проводятся над поверхностью 12 тела 10 посредством завихрений 26.1-26.3 текучей среды в выемках 16.1-16.3 с очень малым аэрогидродинамическим сопротивлением.
Завихрения 26.1-26.3 текучей среды в выемках 16.1-16.3 постоянно приводятся в действие посредством протекающей текучей среды 30 и продолжают существовать, пока текучая среда 30 протекает по поверхности 12 тела 10. Благодаря высокой скорости вращения завихрений 26.1-26.3 возникает лишь минимальная разность скоростей между протекающим далее потоком 28 текучей среды и завихрениями 26.1-26.3 текучей среды. Благодаря минимальной разности скоростей почти не возникает аэрогидродинамическое сопротивление в области завихрения текучей среды.
Кроме того, завихрения текучей среды образуют «воздушную подушку», по которой проводится протекающий далее поток 28 текучей среды и благодаря которой поток 28 текучей среды не приходит или почти не приходит в непосредственный контакт с самой поверхностью 12 тела 10.
На фиг.2 показан следующий вариант выполнения, в котором вторая кромка 22.1-22.3 снабжена выступом 23.1-23.3, проходящим навстречу направлению потока и наклоненным по направлению к выемке. Второй предпочтительный вариант выполнения аналогичен варианту, показанному на фиг.1.

Claims (16)

1. Обтекаемое текучей средой тело (10), содержащее по меньшей мере одну обтекаемую текучей средой (30) поверхность (12), имеющую общую форму, определяющую главное направление (14) потока по поверхности (12), в котором поверхность (12) по меньшей мере частично содержит структуру для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела (10),
причем структура содержит по меньшей мере одну выемку (16.1-16.3) с целью образования завихрения (26.1-26.3) текучей среды, и по меньшей мере один входной участок (18.1-18.3), наклоненный по отношению к главному направлению потока по направлению к выемке (16.1-16.3) и расположенный по главному направлению потока перед выемкой (16.1-16.3), с целью введения потока (24) текучей среды в выемку (16.1-16.3), отличающееся тем, что
выемка (16.1-16.3) имеет поперечное сечение в форме кругового сегмента и выполнена с возможностью образования завихрения (26.1-26.3) текучей среды потоком (24) текучей среды по поверхности (12) внутри выемки (16.1-16.3), выполненной таким образом, что завихрение текучей среды расположено по существу внутри выемки и образует подушку, по которой поток (28) текучей среды протекает дальше.
2. Тело (10) по п.1, в котором выемка (16.1-16.3) вытянута поперечно главному направлению (14) потока, в частности имеет форму канавки.
3. Тело (10) по п.1, в котором структура содержит выемки (16.1-16.3), расположенные, в частности, друг за другом по главному направлению (14) потока.
4. Тело (10) по п.3, в котором соседние выемки (16.1, 16.2; 16.2, 16.3) предпочтительно расположены на расстоянии друг от друга, составляющем, в зависимости от плотности, вязкости и температуры текучей среды, от 1 до 6 величин диаметра (D) поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента.
5. Тело (10) по п.1, в котором входной участок (18.1-18.3) выполнен прямолинейным и/или криволинейным, при этом, в частности, радиус (R) кривизны составляет, в зависимости от плотности, вязкости и температуры текучей среды, от 2 до 6 величин диаметра (D) поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента.
6. Тело (10) по п.1, в котором входной участок (18.1-18.3) выполнен таким образом, что наклон между главным направлением (14) потока и параллельной ему касательной в первой точке входного участка больше, чем во второй точке, расположенной по отношению к первой точке выше по главному направлению потока.
7. Тело (10) по п.1, в котором выемка (16.2-16.3) имеет первую кромку (20.2-20.3), расположенную вверх по главному направлению (14) потока, между входным участком (18.2-18.3) и выемкой 16.2-16.3), и вторую кромку (22.2-22.3), расположенную вниз по главному направлению потока, между выемкой (16.2-16.3) и частью поверхности, расположенной вниз по направлению потока, причем первая кромка (20.2-20.3) смещена по отношению ко второй кромке (22.2-22.3) по направлению внутрь тела (10), с целью образования завихрения (26.2-26.3) текучей среды в выемке (16.2-16.3).
8. Тело (10) по п.7, в котором точка выемки (16.2-16.3), наиболее удаленная вверх по направлению потока, смещена по отношению к первой кромке (20.2-20.3) по направлению внутрь тела (10), с целью расположения завихрения (26.2-26.3) текучей среды по существу внутри выемки (16.2-16.3).
9. Тело (10) по п.7, в котором вторая кромка (22.2-22.3) смещена по отношению к средней точке (M) выемки (16.2-16.3) по главному направлению потока на величину, составляющую от 0,1 до 0,6, предпочтительно 0,3 величины, радиуса поперечного сечения, имеющего форму кругового сегмента.
10. Тело (10) по пп.3 и 7, в котором вторая кромка (22.2-22.3) имеет выступ (23.2-23.3), наклоненный навстречу главному направлению потока и по направлению к выемке, с целью перевода завихрения текучей среды к следующей выемке.
11. Тело (10) по п.1, в котором участок дуги окружности поперечного сечения выемки (16.2-16.3) составляет от 181° до 315°, предпочтительно от 260° до 290°, в зависимости от плотности, вязкости и температуры текучей среды, так что выемка (16.2-16.3) открыта по угловой области своего поперечного сечения, составляющей от 179° до 45°, предпочтительно от 100° до 75°.
12. Проточный канал, содержащий тело (10) по одному из пп.1-11.
13. Реактивный двигатель, содержащий тело (10) по одному из пп.1-11.
14. Приводное устройство, содержащее тело (10) по одному из пп.1-11.
15. Пленка для обтекаемого текучей средой тела, содержащая структуру для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела, обтекаемого текучей средой по главному направлению (14) потока, на поверхность которого может быть нанесена пленка,
причем структура содержит по меньшей мере одну выемку (16.1-16.3), с целью образования завихрения (26.1-26.3) текучей среды, и
по меньшей мере один входной участок (18.1-18.3), наклоненный по отношению к главному направлению (14) потока по направлению к выемке (16.1-16.3) и расположенный по главному направлению (14) потока перед выемкой (16.1-16.3), с целью введения потока (24) текучей среды в выемку (16.1-16.3), отличающаяся тем, что
выемка (16.1-16.3) имеет поперечное сечение в форме кругового сегмента и выполнена с возможностью образования завихрения (26.1-26.3) текучей среды потоком (24) текучей среды по поверхности (12) внутри выемки (16.1-16.3), выполненной таким образом, что завихрение текучей среды расположено по существу внутри выемки и образует подушку, по которой поток (28) текучей среды протекает дальше.
16. Применение обтекаемой текучей средой по главному направлению потока поверхностной структуры для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления обтекаемого текучей средой тела, содержащей по меньшей мере одну выемку (16.1-16.3), с целью образования завихрения (26.1-26.3) текучей среды, и имеющей входной участок (18.1-18.3), наклоненный по отношению к главному направлению потока и расположенный по главному направлению потока перед выемкой, с целью введения потока текучей среды в выемку (16.1-16.3), отличающееся тем, что структура содержит выемку, имеющую поперечное сечение в форме кругового сегмента, с целью уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела, обеспеченного посредством указанной структуры, в которой выемка выполнена с возможностью образования завихрения (26.1-26.3) текучей среды потоком (24) текучей среды по поверхности (12) внутри выемки (16.1-16.3), выполненной таким образом, что завихрение текучей среды расположено по существу внутри выемки и образует подушку, по которой поток (28) текучей среды протекает дальше.
RU2012132251/11A 2010-01-28 2011-01-28 Структура для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела в текучей среде, ее применение, содержащее такую структуру тело, проточный канал, реактивный двигатель и приводное устройство, содержащее такое тело, и пленка для такого тела RU2565641C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH100/10 2010-01-28
CH00100/10A CH702593A2 (de) 2010-01-28 2010-01-28 Körper mit einer Oberflächenstruktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands des Körpers in einem Fluid.
PCT/CH2011/000010 WO2011091546A1 (de) 2010-01-28 2011-01-28 Struktur zur verringerung eines strömungswiderstands eines körpers in einem fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012132251A RU2012132251A (ru) 2014-03-10
RU2565641C2 true RU2565641C2 (ru) 2015-10-20

Family

ID=43824548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132251/11A RU2565641C2 (ru) 2010-01-28 2011-01-28 Структура для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела в текучей среде, ее применение, содержащее такую структуру тело, проточный канал, реактивный двигатель и приводное устройство, содержащее такое тело, и пленка для такого тела

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20120312930A1 (ru)
EP (1) EP2528810B1 (ru)
JP (1) JP5926689B2 (ru)
CN (1) CN102762452A (ru)
AU (1) AU2011209000B2 (ru)
BR (1) BR112012018841A2 (ru)
CH (1) CH702593A2 (ru)
RU (1) RU2565641C2 (ru)
WO (1) WO2011091546A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718816C1 (ru) * 2019-11-13 2020-04-14 Александр Алексеевич Семенов Способ для снижения лобового сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010036408A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Carl Von Ossietzky Universität Oldenburg Fläche zum Anordnen in einem strömenden Fluid, Verwendung einer solchen Fläche sowie ein Verfahren zum Reduzieren eines Strömungswiderstandes
CN103321991A (zh) * 2012-03-19 2013-09-25 周向进 一种降低汽车、火车、飞机空气阻力的方法
DE102012214734B3 (de) * 2012-08-20 2014-02-06 Marco Feusi Körper, Strömungskanal, Strahltriebwerk, Auftriebsvorrichtung oder Folie mit einer Struktur zur Verringerung eines Strömungswiderstands eines Körpers in einem Fluid
JP5924230B2 (ja) * 2012-10-22 2016-05-25 株式会社デンソー 空調装置
US9308987B1 (en) 2014-05-15 2016-04-12 The Curators Of The University Of Missouri Drag reduction utilizing driven micro-cavities
EP3724067A4 (en) * 2017-12-12 2021-09-01 American Honda Motor Co., Inc. FLOW BARRIER FOR AN AIRCRAFT FIN
KR20200099463A (ko) * 2019-02-14 2020-08-24 시오 컴퍼니 리미티드 유체 공급 장치, 내부 구조체 및 그 제조 방법
CN110304159B (zh) * 2019-07-22 2020-06-23 浙江大学 一种用于改变流场驻点位置的调控装置及其用途
CN112109843B (zh) * 2020-09-30 2022-03-08 苏州静声泰科技有限公司 一种动态减阻装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180290A (en) * 1975-11-13 1979-12-25 Drews Hilbert F P Propelled apparatus having surface means for developing increased propulsion efficiencies
US6363972B1 (en) * 1999-01-07 2002-04-02 Kabushiki Kaisha Senkeikagakukenkyujyo Structure for reducing fluid resistivity on body
RU2008127249A (ru) * 2005-12-06 2010-01-20 ДиАэС Дрэг Ридакшн Систимз СА (MU) Устройство для уменьшения лобового сопротивления и транспортное средство, трубопровод или патрубок, неподвижная конструкция или сооружение с его использованием

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2899150A (en) * 1959-08-11 Bound vortex skin
DE3522943A1 (de) * 1985-06-27 1987-01-08 Messerschmitt Boelkow Blohm Einrichtung zur verringerung des turbulenten reibungswiderstandes bei luft-, raum- und wasserfahrzeugen
US4932612A (en) * 1986-02-25 1990-06-12 Blackwelder Ron F Method and apparatus for reducing turbulent skin friction
DE19613304A1 (de) * 1996-04-03 1997-10-09 Ernst Koelle Oberflächenstruktur für die Außenhaut bewegter oder ruhender Körper, die einem Strömungsmedium ausgesetzt sind
US5891551A (en) * 1997-07-14 1999-04-06 Gibbs; Ronnie D. Apparatus for reducing drag across a flow surface
US5988568A (en) * 1997-09-22 1999-11-23 Drews; Hilbert F. P. Surface modification apparatus and method for decreasing the drag or retarding forces created by fluids flowing across a moving surface
US6357374B1 (en) * 2000-07-21 2002-03-19 Cortana Corporation Method and apparatus for increasing the effectiveness and efficiency of multiple boundary layer control techniques
ITRM20010501A1 (it) * 2001-08-10 2003-02-10 Univ Roma Corpo aerodinamico provvisto di cavita' superficiali.
JP2010014265A (ja) * 2008-06-30 2010-01-21 Mitsuhiro Kawatsu 空気抵抗値軽減の方法
JP2010065841A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Toshikatsu Tanaka 物体表面に凹凸を付ける事による流体抵抗の軽減技術

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180290A (en) * 1975-11-13 1979-12-25 Drews Hilbert F P Propelled apparatus having surface means for developing increased propulsion efficiencies
US6363972B1 (en) * 1999-01-07 2002-04-02 Kabushiki Kaisha Senkeikagakukenkyujyo Structure for reducing fluid resistivity on body
RU2008127249A (ru) * 2005-12-06 2010-01-20 ДиАэС Дрэг Ридакшн Систимз СА (MU) Устройство для уменьшения лобового сопротивления и транспортное средство, трубопровод или патрубок, неподвижная конструкция или сооружение с его использованием

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718816C1 (ru) * 2019-11-13 2020-04-14 Александр Алексеевич Семенов Способ для снижения лобового сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013518225A (ja) 2013-05-20
CH702593A2 (de) 2011-07-29
CN102762452A (zh) 2012-10-31
AU2011209000B2 (en) 2015-05-21
AU2011209000A1 (en) 2012-08-30
US20120312930A1 (en) 2012-12-13
JP5926689B2 (ja) 2016-05-25
WO2011091546A1 (de) 2011-08-04
RU2012132251A (ru) 2014-03-10
EP2528810B1 (de) 2016-04-13
EP2528810A1 (de) 2012-12-05
BR112012018841A2 (pt) 2017-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2565641C2 (ru) Структура для уменьшения аэрогидродинамического сопротивления тела в текучей среде, ее применение, содержащее такую структуру тело, проточный канал, реактивный двигатель и приводное устройство, содержащее такое тело, и пленка для такого тела
JP5357319B2 (ja) 船舶の駆動力要件を低減するための装置
JP5672005B2 (ja) 空気排出孔を含む航空機の前縁及び航空機用ナセル
DK2597029T3 (en) A pre-orifice for a propulsion system for a watercraft to improve energy efficiency
US10005530B2 (en) Device for improving the water influx towards a propeller of a watercraft
JP2009501304A (ja) 流体力学的な力を生成する要素
JP2011505290A5 (ru)
WO2010060042A1 (en) A passive drag modification system
US9896192B2 (en) Minimally intrusive wingtip vortex wake mitigation using microvane arrays
KR20120063246A (ko) 선박용 덕트 구조체
KR101005661B1 (ko) 유체 흐름을 이용한 추진기구
US9340281B2 (en) Submerged vortex generator
KR101911118B1 (ko) 선박용 러더
KR20120134647A (ko) 선박의 프로펠러 보스 캡
CN110741194B (zh) 具有主阀的填充阀
RU2718816C1 (ru) Способ для снижения лобового сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды
KR20150076332A (ko) 선박에 구비되는 좌우현 비대칭 유동 제어핀
JP2006009976A (ja) 流体剥離低減装置
Norris et al. Aerodynamic interference of yachts sailing upwind on opposite tacks
JPH02164696A (ja) 境界層制御用吸い込み装置
JP2002257071A (ja) 渦流ポンプ
JP2003072692A (ja) 境界層制御機構。
KR20140121242A (ko) 프로펠러 보스캡과 이를 포함하는 선박용 추진장치
NO20160088A1 (en) Priority light bar with vortex generators
KR20150014041A (ko) 경량화 구조를 갖는 선박 추진 개선 장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170129