[发明专利]一种适用于流体介质的仿生减阻表面结构及其制造方法

权利要求书

1.一种适用于流体介质的仿生减阻表面结构，其特征在于，由多个减阻界面周期排列组成；所述减阻界面包括：黏性底层和设置在黏性底层上的多级结构；所述多级结构包括：1级凸起结构、2级凸起结构、直至N-1级凸起结构、N级凸起结构，所述N为不小于3的正整数；

多个1级凸起结构设置在所述黏性底层上；

多个2级凸起结构设置在所述1级凸起结构所围成的区域内；

以及，多个N级凸起结构设置在所述N-1级凸起结构内；

所述1级凸起结构脊柱高度满足公式：

h＝k·δ；

其中，h为1级凸起结构脊柱高度，并比较层流阻力系数C_F与湍流阻力系数C_F′的关系，若C_FC_F′，则k取1～5；若C_FC_F′，k取2～10；δ为黏性底层的厚度；

所述黏性底层的厚度与流体的特征长度、特征速度和运动黏度相关；所述黏性底层的厚度正比于特征长度的二分之一次方和运动黏度的二分之一次方，反比于特征速度的二分之一次方。

2.根据权利要求1所述的适用于流体介质的仿生减阻表面结构，其特征在于，各级凸起结构呈柱状或屋脊状，且各级凸起结构的脊柱高度均与黏性底层的厚度成正比例关系。

3.根据权利要求1所述的适用于流体介质的仿生减阻表面结构，其特征在于，所述黏性底层平行于流体速度方向的侧边尺寸计算公式为：

其中，n为与流体运动黏度及固体界面微观结构尺寸有关的常数，L为特征长度，St为斯特劳哈尔数，v为运动黏度，T是时间常数。

4.根据权利要求1所述的适用于流体介质的仿生减阻表面结构，其特征在于，所述N级凸起结构的脊柱高度低于N-1级凸起结构的脊柱高度。

5.根据权利要求4所述的适用于流体介质的仿生减阻表面结构，其特征在于，所述N级凸起结构平行于流体速度方向的侧边尺寸为所在N-1级凸起结构相邻两个脊柱的间隔距离。

6.一种如权利要求1所述的仿生减阻表面结构的制造方法，其特征在于，包括：

加工固体表面，使其粗糙度小于预设黏性底层厚度；

利用3D打印机打印出N级凸起结构；

再利用3D打印机打印出设置在所述N级凸起结构外围的N-1级凸起结构；

依次在N-1级凸起结构所包围区域的外围打印N-2级凸起结构，直到打印出1级凸起结构，得到所述仿生减阻表面结构。

7.一种如权利要求1所述的仿生减阻表面结构的制造方法，其特征在于，包括：

加工固体表面，使其粗糙度小于预设1级凸起结构的高度；

利用激光刻蚀机对固体表面进行刻蚀，形成1级凸起结构；

利用激光刻蚀机对凹陷的1级凸起结构所包围区域进行二次加工，形成2级凸起结构；

依次在N-1级凸起结构所包围的区域内蚀刻出N级凸起结构，得到所述仿生减阻表面结构。