[发明专利]流体中高速移动物体降低阻力结构

说明书

本发明属于降低流体阻力领域，尤其涉及流体中高速移动物体降低阻力结构，在所述高速移动物体的表面设置有多个与之转动连接的转动件；所述高速移动物体高速移动时，形成对所述高速移动物表面的气压和液压推动所述转动件旋转。实现高速移动物体的表面与流体的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而使得高速移动的物体受到流体阻力极大减小；高速移动的物体与空气或者液体的滑动摩擦变为滚动摩擦，使得高速移动的物体产生的噪音波因此大大减小。

技术领域

本发明属于降低流体(气体或液体)阻力技术领域，尤其涉及流体中高速移动物体降低阻力结构。

背景技术

任何的物体在移动时，都会受到流体的助力，如在空气中移动物体受到空气的阻力，在水里移动的物体受到水的阻力。

高速运行的物体在高速运行时会产生很大的流体阻力，例如从太空进入大气层的陨石，其飞行的速度极快，所以其与空气摩擦发生燃烧的现象；又如高速飞行的航空飞机和导弹，其在发射飞行时，受到的空气阻力也非常大，所以在设计时，是设计成锥形的结构；但是，在高速飞行时，空气飞行物的前端会产生正压，尾部形成负压，同时也会对飞行物体的表面形成正压，并且速度越快，压力也越大(根据贝努利原理)。

又例如高速列车正常运行时，行驶阻力一般包括轮轨滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速时的惯性阻力，在低速运行时，轮轨阻力占主要部分，但随着列车运行速度提高，空气阻力将增加，当列车速度超过200公里/小时后，空气阻力将成为列车运行阻力的主要部分。在时速300公里以上时，90％以上的阻力来自空气阻力。400公里的高铁空气阻力会超过90％。有数据表明，和谐号CRH380A在京沪高铁跑出时速486.1公里时，空气阻力超过了总阻力的92％，如果跑到500公里以上，大约95％以上都是气动阻力,轮轨摩擦阻力等占比极小。高铁空气阻力由三部分组成：一是列车车头迎风受到的正面压力，列车尾部由于空气尾流引起空气稀薄而产生的向后的拉力，这样由于头部及尾部压力差形成的阻力称为压差阻力，在设计流线型车头车尾后，压差阻力占比不大；二是由于车身整体在空气中“浸润”面积及空气粘性而引起的作用于车体表面的摩擦阻力，这是主要的空气阻力，在列车超高速行驶时，有可能占空气阻力的50％以上；三是有车辆转向架、车顶设备、门窗、车厢间链接风挡等车辆表面凹凸结构引起的干扰阻力，这部分阻力已经通过表面平滑优化处理，占比次于空气与车身的摩擦力。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系，速度提高2-3倍，空气阻力将增至4-9倍。综上所述，高速列车在以高速(300公里左右)或超高速(500公里以上)行驶时，空气阻力是其主要阻力，而空气阻力中由列车与空气的“浸润”面积及空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力，是其主要阻力。且列车被空气“浸润”面积越大，阻力越大。高速列车表面“浸润”面积及空气黏性形成摩擦阻力的原因分析如下：高铁列车在高速或超高速行驶时，由流体力学的贝努利原理可知，车体表面气压会比列车周边气压低许多，速度愉快，压差愈大，大气压会以巨大的压力“抱死”车体，使得车体“浸润”空气部分产生巨大的滑动摩擦力，从而阻碍列车高速行驶(即大气压“抱死”原理)。列车在高速或超高速行驶时，由于大气压“抱死”原理，车体表面与空气滑动摩擦，产生巨大的黏扯涡流，除了阻力巨大，还经常会出现以下问题：列车高速行驶产生的噪音波较大，易扰民；相反方向行驶的高铁列车会车时两车间空气的摩擦拉扯，从而使列车交会时的压力波变大，而行驶时互吸力变大；高速列车在进入隧道时，隧道内空气因此受到的扭动拉扯，产生较大的压缩波和膨胀波，以及增加在隧道行驶的阻力等。

综上可知，在流体中高速运行的物体，其受到的空气或液体的阻力极大，并且主要的阻力是来自与流体形成压差的“抱紧力”及由流体“抱紧力”与高速运动物体表面产生的摩擦阻力。

发明内容

本发明的目的在于提供流体中高速移动物体降低阻力结构，旨在解决现有技术中，高速移动的物体，受到空气或液体的阻力极大的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供的流体中高速移动物体降低阻力结构，在所述高速移动物体的表面设置有多个与之转动连接的转动件；所述高速移动物体高速移动时，形成对所述高速移动物表面的气压或液压推动所述转动件旋转。