[发明专利]一种基于周期性台阶柱面的减阻装置及减阻方法

摘要

本发明公开了一种基于周期性台阶柱面的减阻装置及减阻方法；该减阻装置及减阻方法利用Taylor‑Couette流动情况下反向旋转的Taylor涡的周期性，改变Taylor涡尺寸，减少大尺寸Taylor涡数量；通过在轴套内壁面沿轴向设置不同半径的周期性圆柱表面，转轴在转动时，通过控制Taylor‑Couette流动中转轴和轴套之间间隙的液面高度，控制转轴的转速和工作液体的注入速度，实现不同注入速度下Taylor涡的迟滞效应；通过缓慢增加转轴和轴套之间工作液体的液位高度，改变Taylor涡的尺寸和数量，使得Taylor涡的尺寸变化，大尺寸的Taylor涡数目减少，从而减少转轴的阻力；该减阻装置具有加工便捷、成本低，减阻方法减阻效果显著的特点。

主权项

1.一种基于周期性台阶柱面的减阻装置，其特征在于:包括转轴、轴套，所述轴套为中空、一端密封的圆柱体，轴套内璧上沿轴向等间距设有若干凹凸台阶，转轴位于台阶柱面轴套内且与台阶柱面轴套同轴安装，转轴与轴套内璧形成等距间隙；转轴和轴套的尺寸按以下公式:0.8≥η＝Ri/Ro≥0.6，ξ＝H/(Ro‑Ri)≥6，式中，Ri为转轴半径，Ro为轴套半径，H为转轴的高度；对轴套的内壁面圆柱形下凹台阶高度为h，按以下公式:0.1(Ro‑Ri)≤h≤0.45(Ro‑Ri)对应的圆柱形台阶的半径为Rw＝Ro+h；圆柱形下凹台阶沿轴向的距离0.6(Rw‑Ri)≤L1≤0.8(Rw‑Ri),凸形台阶圆柱面沿轴向的距离为0.6(Ro‑Ri)≤l2≤0.8(Ro‑Ri)。