流体流动改变设备制造技术

本发明专利技术的实施例涉及借助于湍流产生装置的流体混合，并且具体地解决了与已知的这种过度庞大和复杂的设备有关的问题。在至少一个实施例中，本发明专利技术包括流体流动改变设备，用于当流体相对于流体流动改变设备移动时在所述流体中产生湍流。本设备包括：布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有流体能够逆其流动的第一表面部分和液体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，用于布置在本设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部分之间的流体流动；以及支撑件，将湍流产生元件保持在流体中以允许流体相对于湍流产生元件和所述插入件的移动。本发明专利技术的实施例因此将一个或者多个插入件与布置在分形构造中的湍流产生元件相结合；这样，实例性的这类流体流动改变设备较已知的可替代混合器明显不那么庞大和复杂，同时提供与那些通过已知的混合装置达到的相似的混合水平，即使没有得到改进。在本发明专利技术的一个优选实施例中，插入件能够附接至至少两个湍流产生元件中的每一个，从而使插入件的布置关于流体流场的中心点对称。已经观测到插入件的对称布置显著改进了通过流体流动改变设备所达到的混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于改变流场特性的设备。本专利技术的实施例可用于控制流体的混合， 流体内部以及流体之间的热、质量和动量转移，流体中的噪声、振荡，微芯片冷却，结构振动 和化学反应。本专利技术的实施例特别适合的特殊应用包括迷宫式密封、通风系统、燃烧室、化 学反应器以及空中、陆地和海上交通工具和/或平台上的无声且高效的制动器和空气制动O
技术介绍
众所周知，能够通过在流体流场中产生湍流流体流动来达到流体的混合。产生湍 流的一个途径是将阻塞引入流体流场中。然而，确保引起湍流且因此引起混合的任何阻塞 并不过度是非常重要的。理想地，阻塞比不应当超过40 %。一种众所周知的被认为是在可接受的阻塞比下达到令人满意的混合的混合设备 是由瑞士温特图尔市的Sulzer Chemtech有限公司生产的SMV 气体(流体)混合器。 SMV 混合器经常与Corrsin格栅(grid)结合起来使用，以改进这些格栅达到的混合。 然而，SMV 气体(流体)混合器是在使用之前需要小心地安装在流体流场中的相对复杂 和庞大的设备。国际专利申请No. PCT/EP2007/053414，以第W02007/113335号公开，描述了各种 类型的呈分形(fractal，不规则碎片形)格栅形式的流体流动改变设备。这些格栅每个均 代表一种对Corrsin格栅的改进，并且已经发现呈现出一种以经济且高效的方式进行的高 等级湍流控制。本专利技术的一个目的是改进以第W02007/113335号公开的国际专利申请的格栅中 的混合。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种流体流动改变设备，其用于当流体相对于流 体流场中的流体流动改变设备移动时在所述流体中产生湍流，本设备包括布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有第一表面部分和 第二表面部分，流体能够逆着(against)所述第一表面部分流动，液体能够沿着第二表面 部分流动；插入件，用于布置在设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部 分之间的流体流动；以及支撑件，用于将湍流产生元件保持在流体中以允许流体相对于湍流产生元件和所 述插入件的移动。因此本专利技术的实施例将一个或者多个插入件与以分形构造布置的湍流产生元件 相结合；这样，实例性的这类流体流动改变设备较已知的可替代混合器明显不那么庞大和 复杂，同时提供与那些通过已知的混合装置达到的相似的混合水平，即使没有得到改进。在本专利技术的一个优选实施例中，插入件能够附接于至少两个湍流产生元件中的每 一个，从而插入件的布置关于流体流场的中心点对称。已经观测到插入件的对称布置显著 改进了通过流体流动改变设备达到的混合。插入件优选地由基本上为刚性的材料制成。在本专利技术的另一优选实施例中，插入 件是多孔的(porous)或穿孔的(perforated)。插入件中包含的孔或者穿孔提供了更好的 混合效果。优选地，可附接插入件的湍流产生元件是最接近流体流场的中心点的湍流产生元 件。已经观测到靠近流体流场的中心点放置插入件对插入件的混合能力有显著影响。在本专利技术的另一优选实施例中，插入件能够附接于湍流产生元件的第一表面部 分，从而第一表面部分的至少一端保持暴露。留下湍流产生元件的至少一端导致湍流产生 元件的至少两个角自由。由于这些角本身对于流体混合有用，优选地不用插入件覆盖它们， 覆盖它们可能对它们的混合能力有不利影响。在本专利技术的又一优选实施例中，湍流产生元件以多结构(structures)布置，每一 结构包括多个细长构件，并且插入件附接于该结构中的至少两个细长构件的每一个，从而 插入件在至少两个细长构件上的布置关于该结构的中心点对称。通过以下仅以实例的方式给出且参照附图进行的对本专利技术的优选实施例的描述， 本专利技术的更多特征和优点将变得明显。附图说明图Ia是根据本专利技术的一个实施例的流体改变设备能够在其中工作的管道的示意 图；图Ib是示出了被布置成容纳根据本专利技术的实施例的流体改变设备的风洞段的侧 视图和端视图的示意图；图加和2b是示出了现有技术的流体改变设备的不同实施例的示意图；图3a和北是示出了现有技术的流体改变设备的其他实施例的示意图；图4示出了根据本专利技术的第一实施例的流体改变设备的示意图；图5示出了根据本专利技术的第二实施例的流体改变设备的示意图；图6示出了根据本专利技术的第三实施例的流体改变设备的示意图；图7示出了根据本专利技术的第四实施例的流体改变设备的示意图；图8示出了根据本专利技术的第五实施例的流体改变设备的示意图；图9示出了根据本专利技术的第六实施例的流体改变设备的示意图；图10示出了根据本专利技术的第七实施例的流体改变设备的示意图；图11示出了根据本专利技术的第八实施例的流体改变设备的示意图；图12示出了根据本专利技术的第九实施例的流体改变设备的示意图；图13a_i;3h示出了对于分别根据图4_11中所示的流体改变设备的八个实施例中 的每个的流体改变设备沿图Ib中所示的管道的中心线在轴向方向上获得的近场测量数据 的图形表示；图Ha-14h示出了对于分别根据图4_11中所示的流体改变设备的八个实施例中 的每个的流体改变设备沿图Ib中所示的管道的中心线在轴向方向上获得的上游测量数据的图形表示；图15a示出了被用作空气制动器的本专利技术的流体改变设备的示意图；以及图1 示出了包括多个图15a中所示的附设于飞机机翼的一部分的空气制动器的 布置的示意图。在图中，相同的参考标号被用于指代相同的部件和工序步骤；关于任意给定部件， 其不同的实施例被分配有与其他实施例中使用的相同的参考标号，以100递增。具体实施例方式如上所述，本专利技术的实施例涉及在流体流场中达到改进的混合，流场通过流体和 本体之间的相对运动而产生。在第一布置中，由流经例如管道101这样的管道(在图Ia中 部分敞开地示出)的流体F产生此相对运动。管道101可以是任意适合于传送流体的通道， 具有矩形、圆形或其他适合的横截面，并且其中能够容纳流体改变设备100。在一个布置中，管道101包括风洞，正如本领域公知的，该风洞典型地包括用于 将流体引导到测试段IOlb中的收缩段101a，流体改变设备100位于上述测试段中；以及出 口段101c，该出口段用于当流体流出管道时使流体扩散。风洞利于流体改变设备100对流 场的作用的测量。风洞的测试段IOlb包括矩形横截面，宽度为T且高度为H，并且流体改变 设备100在测试段IOlb的整个横截面上延伸。现在转到图加，将描述以下被称为格栅的传统流体改变设备100的第一布置。格 栅100包括多个相对于测试段IOlb的‘X’轴线对称布置的湍流产生或者格栅元件；每一格 栅元件均具有流体能够逆其流动的第一表面部分和液体能够沿其流动的第二表面部分。选 择这些格栅元件以在流经它们的流体内产生湍流，并且在此布置中，这些格栅元件体现为 沿它们的长度基本上均勻的总体上细长的构件。这些格栅元件被布置为四组结构102、103、 104、105，每个结构均包含三个细长构件。第一细长构件在其相应端附接于第二细长构件和 第三细长构件，因此在沿它们的相应长度的中途(part way，中间)第一细长构件附接至第 二和第三细长构件。相应的细长构件可分离地彼此附接，或者彼此成整体，并被构造成使任意给定结 构都是一个平板的一部分。将注意到，给定结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
流体流动改变设备，用于当流体在流体流场中相对于所述流体流动改变设备移动时在所述流体中产生湍流，所述设备包括：　　布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有所述流体能够逆其流动的第一表面部分和所述液体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，用于布置在所述设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部分之间的流体流动；以及　　支撑件，用于将所述湍流产生元件保持在所述流体中以允许所述流体相对于所述湍流产生元件和所述插入件的移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2008-4-10 0806504.71.流体流动改变设备，用于当流体在流体流场中相对于所述流体流动改变设备移动时 在所述流体中产生湍流，所述设备包括布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有所述流体能够逆其流 动的第一表面部分和所述液体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，用于布置在所述设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部 分之间的流体流动；以及支撑件，用于将所述湍流产生元件保持在所述流体中以允许所述流体相对于所述湍流 产生元件和所述插入件的移动。2.根据权利要求1所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件能够附接于至少两个 湍流产生元件中的每一个，从而所述插入件的布置关于所述流体流场的中心点对称。3.根据权利要求1或2所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件由基本上刚性的材 料制成，从而所述插入件能够基本上承受逆着它的流体流动。4.根据权利要求1、2或3所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件由塑料或者金属 制成。5.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件具有流体 能够逆其流动的流体接收表面，并且所述流体接收表面具有不规则的形状。6.根据权利要求1至4中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件具有流体 能够逆其流动的流体接收表面，并且所述流体接收表面为规则的多边形形状。7.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件是多孔的 或穿孔的。8.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件是非均质的。9.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件能够附接 至湍流产生元件的所述第一表面部分，从而所述插入件至少部分地覆盖所述湍流产生元件 的所述第一表面部分。10.根据权利要求9所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件被布置成伸出到所述 湍流产生元件的所述第一表面部分的边缘之外。11.根据权利要求9或10所述的流体流动改变设备，其中，能够附接所述插入件的所述 湍流产生元件是最接近所述流体流场的中心点的湍流产生元件。12.根据权利要求9、10或11所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件能够附接至 所述湍流产生元件的所述第一表面部分，从而所述第一表面部分的至少一端保持暴露。13.根据权利要求1至8中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件适合于 布置在湍流产生元件之间的间隙中。14.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述湍流产生元件呈 总体上细长构件的形式。15.根据权利要求14所述的流体流动改变设备，其中，所述湍流产生元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰克里斯托斯瓦西利科斯，理查德埃里安西奥德，
申请(专利权)人：帝国创新有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]