过滤装置和方法制造方法及图纸

本申请提供了一种过滤装置，其被配置为与介质内的感兴趣对象交互。过滤装置的属性可以被配置为在感兴趣对象的平均自由路径的几个数量级内修改与过滤装置交互的单个感兴趣对象的轨迹。过滤装置的表面可以被构造成优先将感兴趣对象重定向到期望方向，例如基本上平行于表面或基本上沿连接两个储备的通道的长度的方向。这可以修改感兴趣对象相对于表面的净扩散，从而可以修改沿表面的整体流体流速度大小。这可用于减少相对于流体移动的表面上的粘性阻力，或生成推力，或将流体的热能转化为有用功。用功。用功。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过滤装置和方法
[0001]优先权要求
[0002]本专利申请是2019年8月14日提交的美国临时专利申请第62/886,960号、2019年11月14日提交的美国临时专利申请第62/935,100号的非临时申请，并要求其优先权，其中的每一个都通过引用整体被并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于过滤、减阻、推力生成、推进或电力生成的装置和方法。本专利技术被配置为与包括感兴趣的移动对象的介质交互。

技术介绍

[0004]相对于流体移动的交通工具(例如飞机的机身或船的外壳)，通常会遇到摩擦力或阻力。摩擦力来自于从交通工具润湿表面到流体的单个分子的动量转移。在现有技术中，最小化该阻力的尝试通常限于确保交通工具的润湿表面尽可能光滑。在某些情况下，这种光滑度可以有利于润湿表面的至少一部分之上的层流，这可以帮助降低粘性阻力。然而，即使在存在层流的情况下，这种阻力也可能很大。
[0005]过滤、泵送感兴趣对象或改变感兴趣对象的浓度通常会消耗有用的能量。例如，在推力的产生期间通过常规飞机发动机泵送流体消耗例如以烃燃料形式或以电池形式单独提供的有用能量。类似地，在采用反渗透的典型脱盐厂中，从溶液中分离溶质会消耗电形式的有用电力。

技术实现思路

[0006]提供了一种过滤装置，其被配置为与介质内的感兴趣对象或OI交互。例如，感兴趣对象可以是气体(例如空气)中的单个分子。过滤装置的属性可以被配置为在感兴趣对象的平均自由路径的几个数量级内修改单个感兴趣对象的轨迹。在这些小尺度上，流体的行为不再由宏观流态(例如Navier
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Stokes方程描述的粘性流态)来描述，而是由稀薄气体流态(例如Knudsen流或自由分子流)来描述。在这种稀薄气体流态(例如围绕足够小的特征的流态)中，各个感兴趣对象的轨迹可以通过足够小的特征的形状来修改。
[0007]本专利技术公开了优先将感兴趣对象重定向到期望方向(例如基本平行于表面，或基本沿连接两个储备的通道的长度的方向)的表面。表面可以被设计为生成流体流的局部修改(例如沿表面的感兴趣对象的增强扩散)，这反过来又会导致宏观表现，例如与沿表面的感兴趣对象的净扩散相关联的粘性整体流。这种诱导扩散可以沿移动通过流体的交通工具的表面生成流体流速，或增加流体流速，这反过来又可以用来减少交通工具上的粘性阻滞，或生成作用在交通工具上的推力。
[0008]本专利技术描述了一种具有尺寸足够小和形状适当的表面的过滤装置，使得与表面交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和与平坦表面交互的感兴趣对象的动量的理论平均净变化率之间的差在其他等效基线场景中在指定方向上具有非零分量。
[0009]过滤装置的这种属性可用于为静态边界条件生成沿过滤装置的表面或相对于第一储备在第二储备中的感兴趣对象的浓度差。该属性还可用于在动态边界条件下生成沿过滤装置的表面或通过过滤装置从第一储备到第二储备的感兴趣对象的净扩散。在本专利技术的一些实施例中，净扩散的能量(即与所得的感兴趣对象的整体流相关联的能量)由感兴趣对象的热能提供。例如，OI的整体流可用于减阻和/或在飞机推进单元中产生推力。OI的整体流也可用于将流体的热能转化为有用功，例如转化为机械功或电能。
附图说明
[0010]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体地图示了本文档中讨论的各种实施例。
[0011]图1是本专利技术的一个实施例的剖视图。
[0012]图2是本专利技术另一实施例的剖视图。
[0013]图3是本专利技术另一实施例的剖视图。
[0014]图4是本专利技术另一实施例的剖视图。
[0015]图5是本专利技术另一实施例的剖视图。
[0016]图6是本专利技术另一实施例的剖视图。
[0017]图7是本专利技术另一实施例的剖视图。
[0018]图8是本专利技术的一个实施例的剖视图以及所述实施例与感兴趣对象的交互的示意表示。
具体实施方式
[0019]本文使用的术语“介质”描述了能够包含、运送、运输或转移感兴趣对象的任何材料。例如，介质可以是等离子体、气体、液体、固体或真空。默认情况下，除非指定，介质是指与指定装置交互的所有对象的集合。
[0020]本文使用的术语“对象”描述了介质的任何成分。对象可以被描述为粒子，例如尘埃粒子、烟灰粒子、冰粒子、水滴、水分子、大分子、小分子或原子。对象的其他示例是亚原子粒子，例如电子、中子或质子。对象也可以被描述为波，例如声波、地震波、海波、重力波、光子或声子。本专利技术适用于可以被认为包括不同对象的任何介质。对象可以具有可用于区分对象与介质的其他对象的感兴趣属性以及限定属性。
[0021]可以将“动态边界条件”限定为简化的场景，其中第一储备和第二储备(如果适用)处的介质的属性在时间和空间上是相同和一致的。在动态边界条件下，相对于过滤装置，在过滤装置附近通常存在感兴趣对象的整体流。
[0022]可以将“静态边界条件”限定为简化的场景，其中第一储备和第二储备(如果适用)在尺寸上是有限的并且彼此隔离(如果适用)，并且除了本专利技术实施例之外的任何其他储备(例如过滤装置)允许在第一储备和第二储备之间交换OI。在静态边界条件下，第一储备和第二储备(如果适用)中介质的感兴趣的宏观属性已经达到稳态值(即在时间和空间上基本恒定的值)，即在整个储备中基本均匀。例如，这种宏观属性可以指压力、温度或介质的密度。在静态边界条件下，通常并且至少在最初，相对于过滤装置没有感兴趣对象的整体流。
注意，静态边界条件可以是围绕过滤装置的介质的条件，该条件在某一时刻有效，并且可以在随后或之后的时刻转变为动态边界条件。
[0023]示例过滤装置的“默认边界条件”可以指模型场景，其中第一储备和第二储备(如果适用)中的介质的属性在时间和空间上是相同和一致的。
[0024]指定位置处的“平均表面”是过滤系统在指定位置处的理论表面位置，其中理论表面位置是在围绕指定位置的过滤系统的圆形表面区域之上计算的平均表面位置，其中区域的半径大于介质中感兴趣对象在指定位置处的1000个平均自由路径。例如，在图1中，平均表面是平行于XZ平面并且位于沿Y轴线的方位的平面，该方位描述了表面1108和1109沿Y轴线的平均位置。在另一示例中，平行于XZ平面的平面表面的平均表面与平面表面重合。平均表面可以被认为是在不存在过滤系统的区段(例如图1中的区段1104或1107)的情况下过滤系统的理论表面。一般来说，平均表面是三维的。在图1
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图5中平均表面是平行于XZ平面的连续二维表面。在图6
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图8中，平均表面包括在与第一储备和第二储备的接口处平行于XZ平面的两个表面，以及耦接第一储备和第二储备的通道的圆柱形壁表面，如“基线场景”的上下文中所述。
[0025]“基线场景”可以指其中包括过滤装置的示例实施例由“基线装置”或“基线过滤系统”替换的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种过滤系统，其中所述过滤系统被配置为与介质中的感兴趣对象以其中与所述过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的所述平均净变化率之间的差在指定方向上具有非零分量的方式交互，其中包括所述感兴趣对象的所述介质形成第一储备。2.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述差沿所述指定方向的所述分量能够是负的。3.根据权利要求1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的组包括粒子、光子、电子、原子、分子、尘埃粒子、花粉、气溶胶、烟灰粒子、冰粒子、水滴、带电粒子、离子以及准粒子，例如半导体中的电子空穴。4.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述感兴趣对象的组包括虚拟粒子，例如虚拟光子、虚拟电子、虚拟正电子。5.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述感兴趣对象的组包括波、声波、海波、引力波、地震波、声子、纵波、横波、可极化波。6.根据权利要求1所述的过滤系统，其中介质能够是气体、液体、固体、等离子体、真空、电导体、半导体。7.根据权利要求1所述的过滤系统，其中能够存在感兴趣对象相对于所述过滤系统的整体流。8.根据权利要求7所述的过滤系统，其中感兴趣对象相对于所述过滤系统的所述整体流的至少一部分是由所述过滤系统引起的。9.根据权利要求1所述的过滤系统，其中感兴趣对象和所述过滤系统之间的交互包括镜面反射。10.根据权利要求1所述的过滤系统，其中感兴趣对象和所述过滤系统之间的交互包括漫反射。11.根据权利要求1所述的过滤系统，其中平均净动量变化的所述差包括相对于所述基线场景的感兴趣对象的速度矢量的平均净变化的差，其中与所述基线场景相比，感兴趣对象的所述速度矢量的所述平均净变化沿所述指定方向的所述分量更大。12.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述过滤系统包括具有第一向外表面法线的第一表面、具有第二向外表面法线的第二表面、具有平均向外表面法线的平均表面，所述第一表面和所述第二表面形成区段，其中所述第一向外表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第一角度，并且所述第二向外表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第二角度，并且所述第一向内表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第一向内角度，并且所述第二向内表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第二向内角度，其中所述区段具有平行于所述平均向外表面法线测量的深度和垂直于所述平均向外表面法线测量的长度，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。13.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一角度大于零且小于90度，并且所述第二角度大于所述第一角度。14.根据权利要求13所述的过滤系统，其中所述第二角度大于70度且小于110度。15.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述深度小于相邻储备中感兴趣对象的所
述平均自由路径的1000倍。16.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述长度沿具有沿所述指定方向的非零分量的方向测量。17.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一表面法线具有沿所述指定方向的非零且正分量。18.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一表面被配置为在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内聚焦与所述第一表面交互的感兴趣对象的轨迹的至少一部分。19.根据权利要求18所述的过滤系统，其中所述第一表面包括凹面部分。20.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一角度大于90度且小于180度，并且其中所述第二角度大于0度且小于180度，并且其中平均倾斜角度是所述第一角度和所述第二向内角度的平均值，其中所述平均倾斜角度大于或等于90度且小于180度，并且其中内部角度为所述第一角度与所述第二向内角度之间的所述差。21.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述第一角度小于所述第二向内角度。22.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述第一角度大于所述第二向内角度。23.根据权利要求22所述的过滤系统，其中区段还包括连结所述第一表面和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：P，
类型：发明
国别省市：