[发明专利]用于减小因物体与流体相对移动而产生的阻力的装置

说明书

背景技术

当物体在流体内部移动时，或当流体在物体周围或之内流动时，该物 体承受由穿过物体的流体的速度或由其在物体内受到限制而引起的压力， 并承受作用在与物体移动相反方向上或作用在流体流动方向上的力。这种 与物体在流体内的移动相反或与流体在物体内的移动相反的力是摩擦阻力 或摩擦水头损失。在层流中，阻力相对较弱，但只要物体和流体的相对速 度增大，至少在物体浸入流体内的某些表面部分周围流动就会变为湍流。 这种湍流在物体周围或沿物体产生具有旋转方向的流体旋涡，使得流体的 与物体接触或接近的层具有在与物体移动方向相反的方向上或在流体流动 方向上定向的移动分量。这样以如下方式明显增加了阻力，并显著增大了 摩擦阻力或摩擦水头损失，即，更大的推力必须施加在移动的物体上以使 其移动稳定，或者必须提高泵送力以维持流体在通道中的流速。另外，这 样使物体受到了限制。

这种现象尤其被发现在运载工具的任何移动中，例如船在水中或汽车、 火车以及飞机在空气中的移动，结果是必须为克服阻力所需的更高推力耗 费多余的能量或燃料。在物体不动的情况下，必须将它们设计成使得它们 可以承受这些力和限制。最后，在流体在管中循环的情况下，会导致空穴 现象并需要更高的泵送动力以使流体流速稳定。

发明内容

本发明的目的是实现一种装置，通过该装置，以物体表面的至少一部 分与流体之间的摩擦力得到减小的方式对因流体在物体周围或之内进行湍 流而引发的旋涡的旋转方向进行控制，这样减小阻力、限制以及水头损失。

在固定结构、建筑物、桥、风力涡轮机等上，根据本发明的装置能够 降低因它们承受的流体的流动而引起的限制，并由此减少它们的疲劳和磨 损。

根据本发明的装置减小了物体在流体中运动所引起的阻力、固定物体 所受到的限制、或流体在通道中流动而引起的水头损失，克服了所提及的 缺陷，并可以实现以上提出的目的，在权利要求1中列出了区别特征。

附图说明

附图一方面以自然产生的方式表示在物体周围的湍流现象，另一方面 以出现在装有本发明装置的物体周围或之内的方式表示上述现象。

图1示意性表示在流体内移动的物体周围或在物体周围移动的流体的 湍流。

图2示意性表示装有本发明装置的物体，以及由其产生的得到改动的 流动。

图3表示装有本发明装置的变形体的物体。

图4-7通过非穷尽的举例表示通过本发明装置可以呈现的不同形式。

图8表示装有本发明装置的光滑、自粘着型材。

图9表示装有本发明装置的列车。

图10和11表示从侧面观察并沿线A-A部分截取的以及从上方看的装 有本发明装置的桥。

图12是装有用于减小阻力的装置并用于完成测试的前锥体的示意图。

图13表示已经施加图7所示装置并作为有效测试基础的前锥体的一部 分。

图14表示装有嵌入前锥体内的图7所示的装置并作为有效测试基础的 前锥体的一部分。

图15表示装有嵌入的装置的管路。

图16表示装有连接的装置的管路。

图17表示通过所述装置实现的再循环现象。

具体实施方式

图1示意性表示当物体在流体内移动或流体在该物体周围流动时，湍 流状态随着物体和流体的相对速度的提高而产生，并引起流体旋涡，其具 有较大速度和旋转方向，使得与物体表面接触的流体线具有相对物体的速 度，该速度比物体穿过流体的移动速度更大，但处于相反方向。这样使流 体与物体之间的摩擦力增加，并由此拉加了阻力，尤其是摩擦阻力。

另外这些旋涡移动离开物体，这样使沿所述物体表面流动的不稳定性 增加并导致分流，由此导致更明显的阻力。

图2表示物体1装有装置2，该装置可以控制和引导尤其是物体周围湍 流的旋涡的旋转方向。