一种阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，用于减小壁面的摩擦阻力，属于流体动力学技术领域。该装置由顶层、中间层和底层三层结构构成：顶层是镀金铜层，同时作为电源正极；中间是聚四氟乙烯层，作为绝缘层；底层是铜层，作为电源的负极；绝缘层中加工微孔，成阵列式分布；直径范围为５０－５００微米，孔壁敷铜，并与底层相连。该装置在壁面形成微孔状形貌，并在微孔形貌中分布电极通过电解水方法产生微空泡，从而在壁面形成分布式的吸附空泡，达到更高的减阻率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种平板试样壁面微空泡发生装置，用于减小壁面的摩擦阻力，属于流体动 力学
技术背景水下航行体在水中行进时的主要能耗是用来克服行进阻力，因此进行阻力分析和减少阻 力，对于节约能源、改善工作状况、提高工作效能具有重要意义。水下航行体行进阻力主要 由摩擦阻力和压差阻力组成，其中摩擦阻力占总阻力的绝大部分，因此减小壁面的摩擦阻力 是降低行进阻力的关键。目前，基于壁面的减阻技术主要有柔性壁减阻、涂层减阻、表面形貌减阻等，其基本方 法是通过改善壁面的流场环境达到减小流体和壁面摩擦阻力的目的；另一种技术是通过向水 中喷射微气泡，在壁面和流体之间形成固一气一液三相，从而达到较高的减阻率；然而，喷 射微气泡技术中难以实现对气泡大小以及气泡在壁面吸附程度的控制，而这两个因素在实验 中被证明对减阻率有很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，即在平板试样壁面上产 生微空泡的阵列电极分布技术，在壁面形成微孔状形貌，并在微孔形貌中分布电极，通过电 解水的方法产生微空泡，从而在壁面形成分布式的吸附空泡，达到更高的减阻率。本专利技术的技术方案如下一种阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，其特征在于该装置由顶层、中间层和底层 三层结构构成，所述的顶层为镀金铜层，同时作为电源正极；所述的中间层为绝缘层，在该 层中加工有成阵列式分布的微孔，孔壁敷铜，并与底层相连；所述的底层为铜层，作为电源 的负极。本专利技术所述的绝缘层采用聚四氟乙烯;绝缘层中成阵列式分布的微孔直径范围为50-500微米。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点即突出性效果①该装置通过电解水的方法得到 壁面空泡，空泡大小及其在壁面的吸附程度可控，并无需其他添加剂和涂层材料。②该装置 的阵列电极和微孔通过印刷电路工艺一次成型。③微空泡的直径由装置壁面的微孔工艺控制， 直径尺寸范围50-500微米。④壁面微空泡的形成速度可控。 附图说明图1为本专利技术提供的阵列电极式平板壁面微空泡发生装置实施例的结构示意图(剖面图)。图2是实施例中的印刷电路板的PCB版图。图中l一顶层；2 —绝缘层；3 —底层；4一微孔；5 —顶层上的圆孔；6—电源阴极；7 一电源阳极；8 —安装孔。具体实施方式下面结构附图对本专利技术的具体实施和工作原理作进一步的说明。图1为本专利技术提供的阵列电极式平板壁面微空泡发生装置实施例的结构示意图，该发生 装置由该装置由顶层l、中间层2和底层3三层结构构成，所述的顶层为镀金铜层，同时作 为电源正极；中间层为绝缘层，可采用聚四氟乙烯作为绝缘层，其厚度可以根据应用的需要 做调整，在该层中加工有成阵列式分布的微孔4，微孔的直径范围为50-500微米,孔壁敷铜， 并与底层相连；底层为铜层，作为电源的负极。该装置主要通过电解水的方法在微孔阴极上产生气泡，并充满微孔，从而减小液体和固 体的减阻面积，达到减小壁面摩擦阻力的效果。工作时，根据平板试样的面积大小选择合适数量的微空泡发生装置，在试样表面覆盖这 种阵列式壁面微空泡发生装置；将电源的正负极分别连接到该装置的正负极上；电源的正负 极由绝缘层隔开，在孔壁的敷铜与底层的铜层相连，成为负极；微孔的开口处位于顶层的圆 孔5处，圆孔直径大于微孔直径，所以顶层的阳极和孔壁的阴极不相连。在水中工作时，由 于电解水的作用，空泡将在孔壁4上吸附和聚集，并随着电解水的进程向表面溢出；该装置 通过0 1.5V直流电压控制壁面微空泡的形成速度。调节直流电源的电压，控制空泡的发生 速度，直至达到最大的减阻效果。权利要求1. 一种阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，其特征在于该装置由顶层(1)、中间层 (2)和底层(3)三层结构构成，所述的顶层为镀金铜层，同时作为电源正极；所述的中间层为绝缘层，在该层中加工有成阵列式分布的微孔(4)，孔壁敷铜，并与底层相连；所述的 底层为铜层，作为电源的负极；在顶层上开有圆孔(5)，微孔的开口处位于顶层的圆孔处， 圆孔直径大于微孔直径。2. 按照权利要求l所述的阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，其特征在于所述的绝 缘层釆用聚四氟乙烯。3. 按照权利要求1或2所述的阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，其特征在于绝缘层中成阵列式分布的微孔直径范围为50-500微米。全文摘要一种阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，用于减小壁面的摩擦阻力，属于流体动力学
该装置由顶层、中间层和底层三层结构构成顶层是镀金铜层，同时作为电源正极；中间是聚四氟乙烯层，作为绝缘层；底层是铜层，作为电源的负极；绝缘层中加工微孔，成阵列式分布；直径范围为50-500微米，孔壁敷铜，并与底层相连。该装置在壁面形成微孔状形貌，并在微孔形貌中分布电极通过电解水方法产生微空泡，从而在壁面形成分布式的吸附空泡，达到更高的减阻率。文档编号B63B1/38GK101121435SQ20071009937公开日2008年2月13日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日专利技术者汪家道, 陈大融, 陈皓生 申请人:清华大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阵列电极式平板壁面微空泡发生装置，其特征在于：该装置由顶层（１）、中间层（２）和底层（３）三层结构构成，所述的顶层为镀金铜层，同时作为电源正极；所述的中间层为绝缘层，在该层中加工有成阵列式分布的微孔（４），孔壁敷铜，并与底层相连；所述的底层为铜层，作为电源的负极；在顶层上开有圆孔（５），微孔的开口处位于顶层的圆孔处，圆孔直径大于微孔直径。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪家道，陈皓生，陈大融，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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