湍流减阻贴膜制造技术

本发明专利技术揭示了一种减阻膜，减阻膜的表面形成有凹穴，凹穴间隔分布并形成阵列，凹穴的深度小于凹穴的直径，减阻膜覆盖于运动物体的表面，凹穴使得层流边界沿着运动物体的长度方向向后延展。本发明专利技术的减阻膜被覆盖于运动物体的表面，比如贴在汽车、轨道交通车辆、火车、低速飞行器的外壳上，利用由凹穴阵列形成的湍流引导结构来减小湍流，使层流边界沿着运动物体长度方向向后延展，其效果是减小位于物体后方的负压区，使得运动物体前方和后方的压力差减小，从而降低气动阻力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了一种减阻膜，减阻膜的表面形成有凹穴，凹穴间隔分布并形成阵列，凹穴的深度小于凹穴的直径，减阻膜覆盖于运动物体的表面，凹穴使得层流边界沿着运动物体的长度方向向后延展。本专利技术的减阻膜被覆盖于运动物体的表面，比如贴在汽车、轨道交通车辆、火车、低速飞行器的外壳上，利用由凹穴阵列形成的湍流引导结构来减小湍流，使层流边界沿着运动物体长度方向向后延展，其效果是减小位于物体后方的负压区，使得运动物体前方和后方的压力差减小，从而降低气动阻力。【专利说明】湍流减阻贴膜
本专利技术涉及空气动力学零部件领域，尤其涉及一种能使得减弱湍流的减阻贴膜。
技术介绍
随着世界经济的发展，全球燃料消费不断提升。同时，全球已经探明的燃料总量是 有限的。提高燃料的利用效率，降低能源浪费是世界各国所面临的问题。物体(比如汽车、火车或者低速飞行器)在流体中(液体或气体，比如空气)运动 时会产生阻力，阻力会阻止物体的运动，因此阻力会降低物体的运动速度，或增加物体在运 动时或加速时的油耗。以小型客车为例，在以100km / h的速度行驶时，其用于气动阻力所 花费的能量占到燃油消耗量的50%左右。较大型的普通货车在100km / h的速度下用于气 动阻力所花费的能量占到的燃油消耗量则为32%左右。数据统计显示，当物体的运行速度 在80km / h?300km / h时，气动阻力引起的燃油消耗量在总燃油消耗量中占据十分显著 的比例，该比例通常会在30%以上。就目前的地面交通体系来说，80km / h?300km / h的范围是地面交通工具(比 如汽车和火车)的主要运行时速范围。并且，部分低速飞行器的时速也在此范围内，因此， 如何降低气动阻力引起的燃油消耗是降低总体能耗的一个重要因素。以汽车为例，通常，汽车设计者按照空气动力学和流体力学的原理，改变汽车的外 形，来减少汽车暴露在流体中的峰面，使得层流边界最大化，从而减少汽车运动过程中的阻 力。但是，由于空气动力学要求与日常对汽车的要求(比如空间、乘坐舒适性、容量等)存 在显著矛盾，将所有的车辆(例如货车、巴士、集装箱卡车等)的外形都设计成跑车或快艇 一样符合空气动力学原理显然是不可能的。因此通过改变汽车外形降低气动阻力的方法 存在一定局限性，仅适用于跑车和赛车等单纯追求速度的领域。对其他的车辆显然其他因 素比单纯的速度更加重要。并且，对于已经存在的车辆，要改变他们的外形既不经济，也不 可行。于是就需要通过其它技术手段对汽车的阻力系数进行改进，从而提高汽车的燃油经 济性，减少能源消耗。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种减阻膜，减阻膜覆盖于物体的表面，减阻膜上具有湍流引导 结构，能够减弱湍流，通过减小后方负压区的方式来减小阻力。根据本专利技术的一实施例，提出一种减阻膜，减阻膜的表面形成有凹穴，凹穴间隔分 布并形成阵列，凹穴的深度小于凹穴的直径，所述减阻膜覆盖于运动物体的表面，凹穴使得 层流边界沿着运动物体的长度方向向后延展。在一个实施例中，凹穴形成三角形阵列或四边形阵列，三角形阵列中，每一行的凹 穴的中心互相对齐，每一列的凹穴的中心交错；四边形阵列中，每一行和每一列的凹穴的中 心均互相对齐。在一个实施例中，凹穴为球形凹穴，直径为D=I?150mm，凹穴的冠高H=(0.1?0.5)D，相邻凹穴的中心距L= (1.1?7.5)D。在一个实施例中，凹穴为六边形凹穴，内接圆直径为D=]H=(0.1?0.7)D,倾角球a =0°?60° ,相邻凹穴的中心距L=(l.1?在一个实施例中，凹穴为八边形凹穴，内接圆直径为D=]H=(0.1?0.7)D,倾角球a =0°?60° ,相邻凹穴的中心距L=(l.1?在一个实施例中，凹穴为圆锥形凹穴，大端直径为D=I H=(0.1?0.7)D,倾角球a =0°?60° ,相邻凹穴的中心距L= (1.1?本专利技术的减阻膜被覆盖于运动物体的表面，比如贴在汽车、轨道交通车辆、火车、 低速飞行器的外壳上，利用由凹穴阵列形成的湍流引导结构来减小湍流，使层流边界沿着 运动物体长度方向向后延展，其效果是减小位于物体后方的负压区，使得运动物体前方和 后方的压力差减小，从而降低气动阻力。?150mm,凹穴的深 7.5)D。?150mm,凹穴的深 7.5)D。?150mm,凹穴的深 7.5)D。【专利附图】【附图说明】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做进一步详细具体的说明。图la、lb和Ic揭示了根据本专利技术的第一实施例的减阻膜的结构，其中凹穴为球形 凹穴。图1a是该减阻膜的截面结构，图1b和Ic是该减阻膜的俯视结构，图1b中凹穴形成 三角形阵列，图1c中凹穴形成四边形阵列。图2a、2b和2c揭示了根据本专利技术的第二实施例的减阻膜的结构，其中凹穴为六边 形凹穴。图2a是该减阻膜的截面结构，图2b和2c是该减阻膜的俯视结构，图2b中凹穴形 成三角形阵列，图2c中凹穴形成四边形阵列。图3a、3b和3c揭示了根据本专利技术的第三实施例的减阻膜的结构，其中凹穴为八边 形凹穴。图3a是该减阻膜的截面结构，图3b和3c是该减阻膜的俯视结构，图3b中凹穴形 成三角形阵列，图3c中凹穴形成四边形阵列。图4a、4b和4c揭示了根据本专利技术的第四实施例的减阻膜的结构，其中凹穴为圆锥 形凹穴。图4a是该减阻膜的截面结构，图4b和4c是该减阻膜的俯视结构，图4b中凹穴形 成三角形阵列，图4c中凹穴形成四边形阵列。图5a和图5b揭示了没有使用本专利技术的减阻膜的运动物体在运动过程中的流场， 其中图5a是侧视图，图5b是俯视图。图6a和图6b揭示了使用了本专利技术的减阻膜的运动物体在运动过程中的流场，其 中图6a是侧视图，图6b是俯视图。【具体实施方式】 对于在流体中运动的物体来说，其流体阻力主要是由于在物体运动方向前后的压 力差所造成。以流体为空气为例，当汽车、轨道交通车辆、火车、低速飞行器等等在空气中 运动时，在物体的周围会形成流场，流场中会形成层流边界，层流边界以外的流场区是高 压，层流边界以内的流场区是低压(负压)，高压区和低压区之间的压力差就形成了对于运 动物体的气动阻力。对于运动的物体来说，存在于运动方向前后的高压区和低压区的面积 越大，所面对的气动阻力就越大，如果能够减小高压区或者低压区的面积，使得前后的压力 差减小，就能够有效减少气动阻力。由于层流边界是高压区和低压区的分界，因此使得层流边界尽可能贴近物体的外 轮廓，则能够使得分离点向后方移动，其效果是使得位于运动物体运动方向后方的负压区 减小，以减小前后的压力差。对于在空气中运动的汽车、轨道交通车辆、火车、低速飞行器来说，形成于尾部的 湍流尾流是引起负压区的主要原因，如果能够减弱湍流效应，就能够显著减小负压区的面 积，降低气动阻力。本专利技术提出一种减阻膜，减阻膜的表面形成湍流引导结构，湍流引导结 构的实现方式是凹穴阵列，即以一定的规律布置凹穴。这些凹穴阵列能够减弱湍流的产生， 使得层流边界沿着运动物体的长度方向向后延展，减小位于尾部的负压区。湍流引导结构的实现方式为凹穴阵列，即以间隔分布布置凹穴形成阵列。通常，凹 穴的深度小于凹穴的直径。下面介绍在具体实施例中凹穴阵列的实现方式。在此需要说 明:I)减阻膜可以用于汽车、轨道交通车辆、火车、低速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减阻膜，其特征在于，减阻膜的表面形成有凹穴，凹穴间隔分布并形成阵列，凹穴的深度小于凹穴的直径，所述减阻膜覆盖于运动物体的表面，所述凹穴使得层流边界沿着运动物体的长度方向向后延展。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡淳佶，解国强，韩飞，
申请(专利权)人：胡淳佶，解国强，韩飞，
类型：发明
国别省市：