[实用新型]一种具有仿生沟槽面的圆管

说明书

技术领域

本实用新型涉及圆管，具体涉及一种具有仿生沟槽面的圆管。

背景技术

随着全球能源消耗不断上升，科学家们已经将越来越多的精力投入到如何有效地利用和保护能源的领域上。石油和天然气作为当今世界最主要的能源组成部分。目前，石油和天然气通常采用圆管进行长距离输送。同时，在轮船和汽车中也常使用圆管输送汽油、水等一些流体。被输送的石油、天然气、汽油和水等流体在圆管内流动时，在圆管的内壁表面会形成较薄的粘性底层。由于这些圆管的内壁光滑，粘性底层的厚度较小，故石油或天然气在圆管内流动时受到的摩擦阻力较大，这将造成大量的能源浪费，对环境的保护造成消极的影响。同时，流体在圆管内湍流状态下流动时，在圆管近壁面区域会产生旋转涡，这旋转涡将影响流体在圆管内的流动速度，且会消耗较大的能源，造成能源浪费，对环境的保护产生消极的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，可减小摩擦阻力并节约能源的具有仿生沟槽面的圆管。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：本具有仿生沟槽面的圆管，所述圆管的内壁设有第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽和第二沟槽的截面均呈三角形，所述第一沟槽相对于内壁的高度c大于第二沟槽相对于内壁的高度d；所述第一沟槽和第二沟槽交替且连续分布于内壁。

为进一步减小摩擦阻力，所述第一沟槽与第二沟槽之间设有间隔。

作为一种优选，所述间隔的宽度e为第二沟槽底部的宽度b的0.5倍。

为进一步减小摩擦阻力，所述第一沟槽与第二沟槽紧密连接，即所述第一沟槽的底部与第二沟槽的底部直接连接在一起。

所述第一沟槽和第二沟槽的截面均呈等腰三角形。第一沟槽和第二沟槽截面呈等腰三角形，则附着于槽面且互相作用的一对横向涡相互抵消的效果更好，这令减小摩擦阻力的效果更好。

作为一种优选，所述第一沟槽相对于内壁的高度c为0.1mm～0.2mm。

所述第二沟槽相对于内壁的高度d为第一沟槽相对于内壁的高度c的一半。

所述第一沟槽相对于内壁的高度c与第一沟槽的底部的宽度a相等；所述第二沟槽相对于内壁的高度d与第二沟槽的底部的宽度b相等。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点：本具有仿生沟槽面的圆管通过在管内设置沟槽，则增加了圆管内壁表面的粘性底层的厚度，因此减小了摩擦阻力，节约了能源，对全球的节能减排和环境保护具有积极的促进作用。本具有仿生沟槽面的圆管的内壁设有第一沟槽和第二沟槽，且第一沟槽的高度高于第二沟槽，则在第一沟槽的尖端形成二次涡，而产生的二次涡削弱第一沟槽尖端附近的旋转涡，同时附着在第一沟槽或第二沟槽侧面的一对横向涡会相互作用，由于旋转涡、二次涡和横向涡的共同作用，抑制了湍流的猝发，减小了摩擦阻力。

附图说明

图1是实施例1的具有仿生沟槽面的圆管的结构示意图。

图2是图1中局部A处的展示图。

图3是实施例1中的减阻机理示意图。

图4是实施例2的具有仿生沟槽面的圆管的结构示意图。

图5是图4中局部B处的展示图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示的具有仿生沟槽面的圆管，所述圆管的内壁设有第一沟槽1和第二沟槽2，所述第一沟槽1和第二沟槽2的截面均呈三角形，所述第一沟槽1相对于内壁的高度c大于第二沟槽2相对于内壁的高度d；所述第一沟槽1和第二沟槽2交替且连续分布于内壁。

为进一步减小摩擦阻力，所述第一沟槽1与第二沟槽2之间设有间隔3。同时，此设计还可减少材料的使用，降低生产成本。当第一沟槽1与第二沟槽2之间具有间隔3时，通过实验检测流体分别在光滑圆管与本具有仿生沟槽面的圆管流动时的阻力如表1：

表1

其中，Re表示雷诺数，即用于表征流体流动情况的无量纲数。而减阻量为光滑圆管的摩擦阻力减去具有仿生沟槽面的圆管的摩擦阻力再除以光滑摩擦阻力。由表1中的数据可知，具有仿生沟槽面的圆管有非常良好的减阻效果，故本具有仿生沟槽面的圆管更有利于流体的输送。

通过实验检测流体分别在光滑圆管与本具有仿生沟槽面的圆管流动时的流场情况如表2：

表2