流体减阻方法及减阻推进装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可减少流体阻力的方法及多重活动壁面流体减阻推进装置，它对边界层流体进行人工干预使之分层有序流动的减阻方法进行改进，通过在流体中间每隔一定间距插入叶片状固体（机械），将流体分成多个限定的区域，同时使叶片状固体（机械）运动速度方向与预设的固定壁切线方向一致，从而强制干预流体流动使其沿着固定壁逐步改变速度方向而在减少流体摩擦阻力的同时高效减少形状阻力。它还对相应的装置进行了改进，提供了新的典型应用装置。本发明专利技术是流体减阻方法及装置的重大突破，可广泛应用于各种流体减阻场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及减少流体阻力(含摩擦阻力、粘压阻力及类似性质的阻力)并兼具推进功能(加压功能)的方法及在各领域实现的典型应用装置。
技术介绍
长期以来人们寻找减少流体阻力方法时，注意力以往只集中和局限在型体方面， 即探索物体的流线型方面，现在的高速列车、导弹、汽车等空气减阻设计仍停在这一阶段。 创立边界层理论后，经多年发展，按减小粘性阻力的不同途径可将减阻方法大致划分为四 类， 一类是局部改变边界附近流体的方法，如气垫船技术、空气润滑技术，其减阻力潜力是 可观的，但在全部边界实现粘性和比重都大不相同的粘性流体的置换的具体技术与工艺措 施仍难以完全解决，推广有困难，目前主要应用于交通与机械工程领域。二类是通过边界层 温度的改变和控制，或通过吸气等措施以改变层流边界层流速分布以减少粘性阻力，在航 空等外流领域研究应用较多，这在大量专著中已有详细探讨，其减阻效果有限。三类用高分 子稀液注入附壁区减阻，可用于原油、水等流体减阻，但高分子聚合物价格昂贵，受剪切力 时易失效，且减阻效果有限。四类是采用适当的边界材料(弹性材料)来使边界充分柔顺， 以使它易产生动力响应，随层流附面层T-S波波动而振动，这是由仿生学研究发展起来的， 但其减阻效果仍然有限。而减少形状阻力则基本上仍停留在探索物体的流线型线方面，也 有一些技术如在被减阻物体内部布置一个通道联接首、尾部，使流体经通道由前端排往后 端，减少前后端压力差从而减少粘压阻力，(例如所谓的喷水推进技术)，但通道入口形状 阻力及内表面流体摩擦阻力较大，从而影响了减阻效果及实际应用场合。还有一个方法是 让物体的边界面随着流体运动而运动，这个早年的发现早就有直观的实验进行了验证，但 由于难以实现和在实际中应用，几乎为人们遗忘，且其技术方案的减阻效果有限。这些减阻 方法在各种减阻力学教材及专著中均有大量论述；目前各类推进装置(加压泵装置)则主 要提供推进力或压力，而与减少流体阻力没有什么关系。 本人在2006年提出一个专利技术"一种减少流体阻力的方法及装置"(国际申请号为 PCT/CN2006/001825)，以及在中华人民共和国国内以减阻推进装置名义申请并获得授权的
技术实现思路
大致相同的ZL200610106732. 4号专利技术专利，该减阻方法是在需要减阻的物体表 面依次布置至少一层、每层不少于一重的可活动壁面从而将边界面与物体表面分离，使其 能与流体共同运动，通过人为干预将表面附近流体置换且使其分层按一定方式有序流动， 各层分别承担一定的相对速度，使边界面能以较小运行阻力来减少与流体相对速度甚至于 以超出流体运动速度的速度运动从而减少甚至消除流体阻力；在外流减阻情形及部分内流 减阻中，连接物体前后端的内部通道表面及物体两侧布置多层多重活动壁面，当使用驱动 装置向活动边界面施加驱动力使边界面运动速度大于流体速度时或对流体施加驱动力时， 出现推力状态，同时前部出现负压，后部出现正压，从而与部分粘压阻力相抵消且流体摩擦 阻力消失，在外流状态时并可减少形状阻力；该专利技术提出了通过人工干预使边界层附近流 体分层有序流动从而减少流体摩擦阻力的方法，并提出了对流体流动实行人工干预的成套典型装置，主要是仿照皮带输送机用托辊托住运动的皮带而设计用许多转筒托住各类膜结 构循环往复运动构成所谓"活动壁面"，通过使部署在需减阻物体表面的多层多重"活动壁 面"分层有序运动，由于边界面处的流体与边界面相对速度为零从而带动每层每重"活动壁 面"附近流体分层有序流动。 该专利技术考虑的运行环境过于理想，所提出的实现这一构想的人工干预装置在实际 应用中碰到许多难以解决的问题；如在外流情形时，由于流体摩擦阻力与形状阻力往往是 共同出现的，现有运动物体外表一般都是流线型，而该装置循环路径是直线，在外表面加装 该装置就会破坏流线型线，从而引起新的形状阻力，除作为推进器时可以利用抽吸效应减 少一部分首尾部压力差(与喷水推进类似)夕卜，其余不管是外流还是内流状况对减少形状 阻力没有功效，因此甚至往往得不偿失；而且外流应用中的运行环境往往非常恶劣，而该装 置对于垂直于其运动方向的不平衡压力几乎没有大的抵抗能力，(作为"活动边界"的软膜 上没有什么孔洞，迎流面积很大)，实际应用时稍微大一点的波涛、气流等不平衡压力都会 使"活动壁面"变形而产生接触摩擦甚至破坏装置运行，若使用"履带"或密布转筒来向流 线型线靠拢，则会增加机械阻力并引起相应的一系列问题；在内流应用领域，因为要使用大 量轴承、转筒等转动部件，这些部件易损坏，维修量大，而且大都固定于原位，即使是活动软 膜也局限于某一区域运动，所以维修困难，例如成百上千公里长的石油或水煤浆输送管道 (或长距离调水管道)等要经常打开去分段维修里面的各类部件，及给轴承加注润滑油，这 在实际操作中都是不可能接受的；活动壁面每层及每重之间均有一定尺寸要求，内流应用 时本来就空间狭窄的管沟、渠沟里面在设置诸多机构，其有效过流面积就更小了，这也是难 以推广的；再说内流管沟不可能是全程笔直的，它必然有大量的转折和高低起伏，若每一个 转弯都要用多个直线段来联结，都非但不减少局部损失反而会引起新的局部阻力，若使其 中的流体加速，即使能减少大部分摩擦阻力，而增加的局部阻力仍很可观，没有实际应用意 义。以及许多诸如此类的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是对上述
技术介绍
即专利技术(PCT/CN2006/001825)"—种减少流体阻 力的方法及装置"进行改进从而提出一种克服了上述缺陷的流体减阻方法及相应的减阻推 进装置，对于减阻方法则提出新的改进使之成为能同时高效减少形状阻力的方法，分别提 出其在内、外流及旋转流领域的典型应用装置；并对于相应与之配套使用的减少流体摩擦 阻力的"多重活动壁面减阻推进装置"一并进行相应的改进形成一套完整的系统，使其各个 应用领域的实际应用产品结构变得紧凑而能应用于较小的管道沟渠，能适应在曲线表面运 行而且厚度变薄，抵抗不均衡力的能力成倍、成十倍提高，取消绝大部分固定于原位的轴承 及转筒等转动部件，维修方便，并能在许多场合取代多种输送机。新的减阻方法及减阻推进 装置将能高效减少流体摩擦阻力和形状阻力(或其他类似阻力)，且可广泛应用于水利、航 空、航海、水下运动、交通运输、国防、管道输送等领域的流体减阻，并兼具推进功能(加压 功能)。 为达到上述目的，本专利技术主要采用这样的技术方案 —、在需减阻的物体表面布置一层至少一重的一到多重可活动的薄壳或薄膜或其 他固体构件，即
技术介绍
中的"活动壁面"，其外形与物体表面相近，其运动路径是自物体表面起点(在外流中往往是运动体艏部、头部，在内流中往往是管、沟输送起点位置)顺着流 体流动方向分层有序运动至物体表面尾部(在外流中往往是运动体尾部，在内流中往往是 管、沟输送终点)，与
技术介绍
中沿着被减阻物体表面的同一侧或另一侧返回不同，本专利技术 则另设路径返回起点而不是沿其表面返回，再开始下一个循环，即单程循环路径；如图1所 示意，在内流中另设一条较小的管沟连接首尾端供"活动壁面"返回；又如图2所示意，在外 流中沿着运动体内部开辟一条通道连接艏艉部作为"活动壁面"的回程路径。这样本专利技术 装置的几乎所有活动部件都将定期循环通过路径上任意的某一点，在任意位置均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少流体阻力的方法，它对边界层流体进行人工干预使之分层有序流动的减阻方法进行改进使之在减少摩擦阻力的同时能高效减少形状阻力，其特征是：在流体中间每隔一定间距插入叶片状固体（机械），将流体分成多个限定的区域，同时使叶片状固体（机械）运动速度方向与预设的固定壁切线方向一致，从而强制干预流体流动使其沿着固定壁逐步改变速度方向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹立松，
申请(专利权)人：邹立松，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]