用于生产在表面上和/或表面内设置有沟纹的物体的方法，以及由此制造的物体技术

本发明专利技术涉及一种用于生产在表面上和/或表面内设置有沟纹的物体的方法，在使用期间流体围绕该物体流动。根据本发明专利技术，计算在流体中围绕物体流动期间沿流动方向作用在表面区域上的摩擦阻力并将其累加到沿流动方向在表面区域的长度上的累积摩擦阻力，为此在表面的部分上和/或在其中提供沟纹，该部分的累积摩擦阻力具有至少0.9，特别是大于1.0到0.9的增长。此外，本发明专利技术还涉及一种以相应方式制造的物体。此外，本发明专利技术涉及一种用于改变物体的表面的方法，物体例如翼片，在使用期间流体围绕该物体流动，其中在表面上和/或表面内制造具有沟纹的结构，该结构降低了物体的流动阻力。此外，提供了一种在使用期间流体围绕其流动的物体。供了一种在使用期间流体围绕其流动的物体。供了一种在使用期间流体围绕其流动的物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产在表面上和/或表面内设置有沟纹的物体的方法，以及由此制造的物体
[0001]本专利技术涉及一种用于生产在表面上和/或表面内设置有沟纹的物体的方法，在使用期间流体围绕该物体流动。
[0002]本专利技术还涉及一种以相应方式制造的物体。
[0003]此外，本专利技术涉及一种用于改变物体(例如翼片)的表面的方法，在使用期间流体围绕该物体流动，其中在表面上和/或表面中构建具有沟纹的结构，该结构降低了物体的流动阻力。
[0004]最后，本专利技术涉及在使用期间流体围绕其流动的物体，特别是翼片，例如飞行器的翼片。
[0005]当物体在流体(即气体或液体)中运动时，在与流体接触的运动物体的表面上会出现在物体的近表面区域中的层流或湍流。当不是物体而是流体在物体(在这种情况下是静止的)内部或周围移动时，同样的事情反过来也适用。物体和流体的同时运动也是可能的。层流导致流体和物体之间的摩擦阻力相对较低，而物体的近表面区域中的湍流导致摩擦阻力增加。
[0006]当物体在流体中移动或被推动时，或者相反，流体在物体周围或在其中流动时，通常不希望有高程度的摩擦阻力，因为这种阻力会导致燃料消耗增加，例如在飞机的情况下。这类似地适用于其他应用，其中物体或物体的部分在流体中移动，或者当物体处于静止状态时，流体围绕物体或物体的部分流动。例如，这涉及具有在空气中移动的转子叶片的风力涡轮机，或者，作为静止物体的示例，流体流过的管道。在每种情况下，较高的摩擦阻力似乎是不利的，因为与摩擦阻力较小的情况相比，必须消耗更多的功才能实现效果。
[0007]特别是在航空领域，近年来已尝试降低飞机的摩擦阻力，或者降低飞机的至少一部分(例如机翼或机身)的摩擦阻力，从而减少对燃料的需求。用于此目的的是目前已知数十年的，来自大自然的观察结果，根据这些观察结果，鲨鱼的表面结构可以减少在水中运动时的摩擦阻力。鲨鱼的皮肤具有结构化的表面，该表面包括外皮上的所谓沟纹。在鲨鱼身上，这些沟纹通常是短的、纵向延伸的轮廓，具有一定的高度和一定的宽度，以及一定的长度和特定的排列方式。这些沟纹确保防止或至少减少鲨鱼皮肤的近表面区域中的湍流，从而也存在较少的湍流，以及因此在这个区域流动的摩擦阻力增加了较小的程度。来自生物学的相应发现随后被应用于机械系统，例如飞机、管道或其他应用案例，这些应用中在周围发生流动的表面都配备了类似的沟纹。
[0008]目前，沟纹在航空工业中的应用似乎正在成为迄今为止最成功的应用，即因为从目前的角度来看，航空成本的节省将无疑地构成最大的好处。同样从环境保护的角度来看，在航空业或飞机上持续应用沟纹将是可持续的，特别是因为理论研究表明，在沟纹的设计具有相应的有效性的情况，航空业或在飞机运行期间可以节省多达4％的燃料支出。
[0009]例如，飞机可以通过相应的薄膜来配备沟纹，该薄膜在使用期间出现在与流体相邻的外表面上。同样可能的是，物体，例如管道，直接体现为具有相应的结构。在管道的情况下，相应的结构将位于内部，因为流体围绕内部结构或管道的净直径流动。
[0010]平面区域或管道构成了非常简单的沟纹应用案例，无论这些沟纹随后是否附接于具有相应沟纹结构的薄膜，比如，沟纹可以直接提供，特别是如果物体是挤压、冲压或在形成步骤中以其他方式成型为相应的结构，如可以在本专利技术的范围内提供的，如下文将解释的。然而，因此存在问题的是，飞机的外部结构的横截面会发生变化，如鲨鱼等自然物体也有该问题。这意味着通过以经济的方式附接大量沟纹来降低摩擦阻力是极其困难的。对于飞机来说，这是因为相应薄膜的生产成本非常高。因此，薄膜的设计和生产可能超过飞机运行期间的预期效益，这自然会使相应薄膜的设计和安装废弃。
[0011]本专利技术的目的是创造一种适合于该目的的解决方案，该解决方案使得能够以合理的成本在实践中适当地减小周围有流体相对流动的物体的摩擦阻力。
[0012]利用开头所述类型的方法，在第一变体中实现了该目的，计算在流体围绕物体流动期间沿流动方向作用在表面区域上的摩擦阻力，并将其累加为沿流动方向在一段长度的表面区域上的累积摩擦阻力，之后在表面的部分区域上和/或在部分区域中设置沟纹，该部分区域的累积摩擦阻力具有至少0.9(特别是大于1.0到0.9)的增长。
[0013]在本专利技术的过程中发现，对于以减小摩擦阻力为目的的应用情况，如果不是在物体(围绕其发生流动)的整个区域上设计有沟纹，而是只在那些累积摩擦阻力达到某个最小值的区域上设计有沟纹，也是或也可以是足够的。尤其在翼状物的情况下，例如，已经表明，在特定的部分区域的物体表面上和/或表面中设置沟纹已经完全足以实现摩擦阻力的大幅降低。当然，轮廓中没有被沟纹覆盖的其他部分区域可能仍然会受到湍流的影响；然而，通过适当的设计，这些部分区域就变得不那么重要了。尽管原则上也可以优化这些部分区域，但这不是必需的。总体而言，出现了这样一种观点，特别是对于固定在物体(例如翼片)的合适区域中的单个沟纹结构，可以充分地实现摩擦阻力的百分比减少。结果，可以以这种方式生产相应的物体，或者附着在物体上的薄膜或其他待应用的组件。在静止物体周围发生流动的情况下，这类似地适用。总而言之，使用根据本专利技术的方法，使得从材料成本角度来看不成比例的摩擦阻力的良好降低，以及成本节约，因为需要更少的材料。
[0014]例如，优选以连续方式设置累积摩擦阻力的增长大于1.0至0.9的部分区域。这意味着，在该值范围之外起作用的区域中不存在沟纹结构，而沟纹结构仅在所指出的部分区域中存在，并且以全区域或至少基本上全区域的方式存在。如果存在多个具有相应条件的局部区域，则可以使沟纹覆盖的区域与未被沟纹覆盖的区域交替设置，其中仅在那些也满足所概述的条件的区域中提供覆盖。
[0015]根据前述陈述，在本专利技术的范围内，物体是在流体中移动还是在流体中被推动，或者物体是否处于静止并且流体围绕物体移动并不重要。因此，根据本专利技术的概念可以应用于相对运动的所有情况，即物体在流体中移动的情况，以及物体静止并且流体在物体内或周围移动的情况。前者是例如当飞机或翼片在空气或水等介质中移动时的情况；后者是当流体在物体周围流动时，例如在内部构造的管道。
[0016]沿着流动方向作用的摩擦阻力原则上可以以任何期望的方式计算。特别是可以规定在某些点上计算该摩擦阻力。然而，摩擦阻力的连续计算也是可能的。
[0017]在诸如翼片的轮廓以及其他轮廓的情况下，摩擦阻力可以不同地横向于流动轴线存在。从这个意义上说，在计算沟纹摩擦阻力的最小值时，可能有必要继续进行，以便使用多次计算的平均值。特别地，可以规定，沿流动方向作用的摩擦阻力在横向于流动方向的平
面中的多个点处计算，特别是在横向于流动方向的平面中沿直线布置的点处计算，之后累积的摩擦阻力是从以这种方式计算的摩擦阻力中相加。这意味着在轮廓的多个点上取平均值，以便在这方面进行优化。当然，可以为这种横截面的每个单独点确定优化条件，然而，这将需要生产多个薄膜，或者如果在物体中直接以冲压或其他的成形方式形成沟纹，这当然是不希望的。相反，一个具有优化技术效果的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产在表面上和/或表面内设置有沟纹的物体的方法，在使用期间流体围绕所述物体流动，其特征在于，计算在流体围绕物体流动期间沿流动方向作用在表面区域上的摩擦阻力，并将其累加为沿流动方向在一段长度的表面区域上的累积摩擦阻力，之后在表面的部分区域上和/或在部分区域中设置沟纹，所述部分区域中累积摩擦阻力的增长至少为0.9，特别是大于1.0到0.9。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定的点处计算沿流动方向作用的摩擦阻力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿流动方向作用的摩擦阻力在横向于流动方向的平面中的多个点处计算，特别是在横向于流动方向的平面中沿直线布置的点处计算，之后累积的摩擦阻力从以这种方式计算的摩擦阻力相加。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，从下游开始的表面区域在计算中保持忽略。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，从下游开始的表面区域占表面总面积的最大20％，优选最大15％，特别是最大10％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，沿流动方向将沟纹设置在所述表面的纵向延伸部的20％至90％、优选25％至85％、特别是30％至80％的范围内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述沟纹仅设置在所述表面的部分区域中。8.根据权利要求1至7...

【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：