[发明专利]通过船舶的船体表面紊流控制减少阻力的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的方法及装置，更详细地说，涉及一种通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的方法及装置，所述方法及装置是通过反复进行沿船舶的船体表面流动的流体的吸入和喷射来控制紊流，由此减小船体的摩擦阻力从而节省能量。

背景技术

船舶在航海时，由船体表面产生的涡流造成的船体表面摩擦阻力在大型油槽船的情况下具有占总阻力的80％以上的很大的比重。

现在，针对如何减小这样的船体表面摩擦阻力的研究非常多，正在进行的研究有从船头喷出空气的方法或喷出浆液的方法等，但是在获得摩擦阻力的减小效果方面有很多困难。

发明内容

本发明是为了解决前述问题而提出的，其目的在于提供一种通过船舶的船体表面紊流控制来减小阻力的方法，该方法是吸入和喷出沿船舶的船体表面流动的流体，调节与船体表面形成的喷射角和频率等以控制船体表面的紊流。

本发明的另一个目的在于提供一种通过船舶的船体表面紊流控制来减小阻力的装置，该装置是通过沿船舶的船体表面设置内装具有柔性的空气管或板膜的管壳，反复进行从船体内侧沿表面流动的流体的吸入和喷出操作，来控制船体表面的紊流边界层。

本发明的又一个目的在于在船舶的船头部分或船尾部分设置使用前述具有柔性的空气管或板膜的装置，从而可以局部地控制流动。

本发明的上述目的是这样实现的：一种通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的方法，其中，使吸入和喷出沿船舶的船体表面流动的流体，使紊流的流动波长变化，调节与船体表面形成的喷射角，从而减小摩擦阻力。

本发明所述的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的方法，其中所述喷射角在60°～120°的范围内。

一种通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置，其中包括：

设置在船舶的船体表面上、形成多个狭缝的管壳，

设置在所述管壳内部、通过空气的泵送进行收缩和膨胀的具有柔性的空气管，

为使所述空气管收缩、膨胀而设置在船体内的规定位置上、可向所述空气管给气的泵。

本发明所述的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置，其中该装置包括：沿形成所述多个狭缝的管壳的内部在所述狭缝的上下设置的板膜，与所述板膜连接的第一杆、第二杆，与所述第一杆和第二杆连接的用于驱动所述第一杆和第二杆的马达。

本发明所述的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置，其中，采用所述具有柔性的空气管或板膜的船舶的阻力减小装置局部设置于船头部或船尾部，控制船舶的局部流动。

本发明所述的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置，其中所述管壳位于船体内部。

根据本发明的通过船舶的船体表面紊流控制来减小阻力的方法，在整个船体上吸入和喷出沿船舶的船体表面流动的流体，使紊流的流动波长变化，调节与船体表面形成的喷射角或吸入·喷出频率等，使摩擦阻力减小。

作为用于实现前述本发明的通过船舶的船体表面紊流控制来减小阻力的装置，优选是可以由包括下述部件的装置构成，即包括：设置在船舶的船体表面上的形成多个狭缝的管壳，设置在该管壳内部、进行收缩和膨胀的具有柔性的空气管，与该具有柔性的空气管连接、吸入和压缩空气的泵。

用于实现前述本发明的通过船舶的船体表面紊流控制来减小阻力的装置，优选是其结构可以包括：设置在船舶的船体表面上、形成多个狭缝的管壳，设置在该管壳内部、但位于前述狭缝上下方的板膜，设置在前述狭缝的上部、与上部板膜连接的第一杆，设置在前述狭缝的下部、与下部板膜连接的第二杆，设置在前述船舶内部、连接前述第一杆和第二杆并驱动第一杆和第二杆的马达。

为了实现这样的本发明优选实施例，利用数值解析分析由于局部扰动造成的紊流边界层的流动波长变化，如下对其的详细说明。

附图说明

图1是用于局部吸入和喷射的实验装置的示意图；

图2是表示对于起振频率在多种吸入条件下的壁面摩擦系数的分布图；

图3是表示对于起振频率在多种喷射条件下的壁面摩擦系数的分布图；

图4是表示由喷射角造成的壁面摩擦系数的分布图；

图5是用于说明根据本发明的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置的概括的设置图；

图6是表示根据本发明的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置的管壳的横向剖视图；

图7是用于说明根据本发明的通过船舶的船体表面紊流控制减小阻力的装置的泵的连接状态的正向剖视图；