专利名称：多重活动壁面流体减阻加压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及减少流体阻力(含摩擦阻力、粘压阻力及类似性质的阻力)并兼具加压(泵)功能的装置。
背景技术：
长期以来人们寻找减少流体阻力方法时，注意力以往只集中和局限在型体方面，即探索物体的流线型方面，现在的高速列车、导弹、汽车等空气减阻设计仍停在这一阶段。创立边界层理论后，经多年发展，按减小粘性阻力的不同途径可将减阻方法大致划分为四类，一类是局部改变边界附近流体的方法，如气垫船技术、空气润滑技术，其减阻力潜力是可观的，但在全部边界实现粘性和比重都大不相同的粘性流体的置换的具体技术与工艺措施仍难以完全解决，推广有困难，目前主要应用于交通与机械工程领域。二类是通过边界层温度的改变和控制，或通过吸气等措施以改变层流边界层流速分布以减少粘性阻力，在航空等外流领域研究应用较多，这在大量专著中已有详细探讨，其减阻效果有限。三类用高分子稀液注入附壁区减阻，可用于原油、水等流体减阻，但高分子聚合物价格昂贵，受剪切力时易失效，且减阻效果有限。四类是采用适当的边界材料(弹性材料)来使边界充分柔顺，以使它易产生动力响应，随层流附面层T-S波波动而振动，这是由仿生学研究发展起来的，但其减阻效果仍然有限。而减少形状阻力则基本上仍停留在探索物体的流线型线方面，也有一种方法就是在被减阻物体内部布置一个通道联接首、尾部，使流体经通道由前端排往后端，减少前后端压力差从而减少粘压阻力，但通道摩擦阻力较大，从而影响了减阻效果。还有一个值得注意的方法是让物体的边界面随着流体运动而运动，这个早年的发现早就有直观的实验进行了验证，但后来这个方法并未得到广泛的应用，几乎为人们遗忘，且其技术方案的减阻效果有限，故至今未引起重视。这些减阻方法在各种减阻力学教材及专著中均有大量论述；目前各类推进装置(加压装置)则主要提供推进力或压力，而与减少流体阻力没有什么关系。
前不久出现一个在在需减阻的物体表面沿流体的流动方向布设一层至多层的可循环转动的活动壁面，每层活动壁面所围合的空间内布设一重到多重的可循环转动的活动壁面，使每层每重活动壁面随流体运动而运动，减少其与流体的相对速度从而减少流体阻力的发明，(该发明中国专利申请号为200610106732.4)，该发明在内流减阻情形布置可活动壁面时，安装单元的长度决定其起始点及端点位置，活动壁面随着流体运动方向运动，在到达端点后转向进入回程，从边界层与物体表面之间的空间内返回起点，完成一个循环，活动壁面所围合的空间内可再布置一到多重类似的活动壁面以减少运行阻力，活动壁面所围合的空间内布置的多重类似的活动壁面暂称为一层，同一层的各重活动壁面其运动旋转方向相同；而活动壁面回程侧与物体表面围合的空间可再布置一层到多层活动壁面以减少运行阻力，各层相邻的活动壁面其运动旋转方向相反；从而形成多层多重活动壁面系统。在外流减阻情形时采用如下方案活动壁面从物体顶端开始一直绕到物体尾端，再由物体尾端返回物体顶端完成一个循环。依同样的循环线路可布置多重活动壁面，由于回程侧流体与活动壁面相对速度很大而阻力极大，解决办法是在物体另一侧布置一层从属性质的多重活动壁面，这两层活动壁面转动方向相反，其回程侧相邻，由于运动速度相仿而阻力极小，这样只需两层活动壁面即可满足要求。由于在内流减阻时并未仿照外流循环线路布置多重活动壁面，(虽未排除这样的方案，但权利要求未明确提出保护，说明书亦未具体记载，应该是考虑到内流时可活动壁面若从另一侧返回则为了绕开有效过流截面而必须使用多个转向装置，而认为转向时的能耗较大，没有较大价值)，因此内流状态时为减少回程侧与物体表面之间的摩擦阻力而不得不布置很多层可活动壁面，这就大大减少了有效过流截面，增加层数又增加了损耗的能量，使设备构造复杂化，增加了制安及维修的成本和难度。
发明内容
本发明的目的是对名称为“多层活动壁面流体减阻推进装置”(中国专利申请号为20061O106732.4)的发明进行改进，提出一种主要用于内流状态时的减阻装置，该装置能高效减阻，且可广泛应用于水利、交通运输、管道输送等领域的流体减阻，并兼具加压(泵)功能。
为达到上述目的，本发明主要采用这样的技术方案在需减阻的内流(管道或渠道等)物体表面沿流体的流动方向布设两层的可循环转动的活动壁面，每层活动壁面所围合的空间内布设一重到多重的可循环转动的活动壁面，使每层每重活动壁面随流体运动而运动，减少其与流体的相对速度。其循环线路布置如图1所示安装单元的长度决定其起始点及端点位置，活动壁面随着流体运动方向运动，在到达端点后转向绕开有效过流截面进入回程，从物体另一侧表面的空间内返回起点，完成一个循环，这时回程侧阻力很大，在回程另一侧布置一层从属性质的多重活动壁面，这两层活动壁面转动方向相同，其回程侧相邻，由于运动速度相仿而阻力极小，这样只需两层活动壁面即可满足要求。
更进一步的方案是，对可循环转动的活动壁面施加驱动力，使之以接近乃至超过流体运动速度的速度运动。当最外层可循环转动的活动壁面的速度接近流体速度时，两者相对速度接近零，物体在流体中的运动阻力将接近零，而当最外层可循环转动的活动壁面的速度超过流体速度时，将会产生推进力。
在未加动力装置时，如出现流体速度或比重较小难以驱动活动壁面或运行不平稳的情况可在活动壁面上或转筒端部等处设置受流器，以接受流体能量，提供驱动力。
与原发明不同的主要是转向装置略有区别，它往往布置于管(渠)道的联接部位，因为原发明只需同一个平面内转向，而本发明为了绕开有效过流截面则需在多个平面进行立体转向，故需多个转向转筒，也可仿照传动带技术对转向过程中的边带进行控制以防止跑偏。虽然增加转向转筒个数势必增加轴程阻力，但相对于增加层数来说能耗要小得多，且可设法采取减少轴承阻力的措施。
其余部分与原发明相同。
本发明的有益效果是就增加了有效过流截面，减少层数又减少了损耗的能量，增加了减阻效果，同时使设备构造简单化，降低了制安及维修的成本和难度。
图1内流状态时布置多层活动壁面及循环路线示意图；图2是实施例2中输水渠道底部活动壁面布置方法示意。
附图中1、转筒及轴承；2、支架，3、软膜、单重或多重活动壁面；4、端部密封装置；5、装置外壳或支挡；现结合附图和实施例对本发明作进一步说明具体实施方式
实施例1某正方形截面的石油输送管道，设管径约为1000mm，上下及左右各设置两层活动壁面，每层为五重活动壁面，活动壁面平均比重与石油或润滑用流体比重相同，可消除重力造成的下垂度，同时又粘贴有柔性复合磁条，可防止或减少其接触摩擦。在管道联接处设特制的接头，其内布置驱动转筒，转向转简等，每重活动壁面安装厚度(含本身厚度及重间间距)约为4mm，总厚约4cm，设有活扣式密封机构，所充润滑用流体是掺入了高浓度高分子聚合物的石油或水；为便于检修及安装，顶部设成可开闭的盖板，使用时则上部用水封闭；安装后虽然过流面积减少约8％，但在同等流量下能耗减少3-4倍，如与水环输送技术相结合，则常温常压下亦可输送。
实施例2
在某水平(或坡度较小的)输水渠道中安装本发明装置以减少水对渠壁的摩擦阻力，当单元宽度太宽时还可增划。顶部为空气，故不设减阻装置，沿着渠道壁两侧安装两层活动壁面，(布置方法如图1所示意)，每层十重活动壁面，以100米为一个安装单元长度，每隔100米在渠壁设置凹入的槽，槽内安置驱动转简，转向转筒及各类辅助性机构，各安装单元相邻最外层活动壁面间设有活扣式密封，各单元端部挡板与活动壁面间设多级动密封，活动壁面围合的空间内充入掺有高浓度高分子聚合物的水溶液作润滑剂，底部只设一层一重活动壁面，(布置方法如图2示意)，内充与水压相仿的空气，并设有压力平衡装置，驱动转筒只设转筒较小功率驱动电机补充摩擦阻力损失的能量，或干脆不设驱动电机而使渠道有一定坡度，以重力能转化的动能补充摩阻损失从而使水流保持高速，各单元连接处可设导管导出底部泥沙。如欲使水流提升或加速，则在水渠上方加设一个安装单元，该单元只需一层活动壁面即可，(其回程侧接触的是空气)，活动壁面内按一定方式敷设导线使之成为直线电机的次级，并另布置通过支架固定于渠壁上的初级，(也可在活动壁面外加设叶片以增加推排水流的能力，但叶片应避开初级的位置以免气隙过大)，通以电流使活动壁面推动水流沿坡底向上运动。因直线电机具功率大、能量转化率高等特点，故这种渠道在长距离调水工程及运输水道中将有很大的用途。
权利要求
1.一种减少流体阻力的减阻装置，在需减阻的物体表面沿流体的流动方向布设两层的可循环转动的活动壁面，每层活动壁面所围合的空间内布设一重到多重的可循环转动的活动壁面，使每层每重活动壁面随流体运动而运动，减少其与流体的相对速度。其特征在于所述的可循环转动的活动壁面沿物体的周长设置，即从物体顶端开始一直绕到物体尾端，再由物体尾端从相对的另一侧返回物体顶端完成一个循环，并在其回程一侧再布置一层不少于一重的可循环转动的活动壁面。
2.根据权利要求1所述的减阻装置，其特征是两层活动壁面回程侧相邻，其速度及运动方向一致或基本相同。
全文摘要
本发明提供一种可减少流体阻力的多层活动壁面流体减阻加压装置，它在需减阻的物体表面沿流体的流动方向布设两层的可循环转动的活动壁面，每层活动壁面所围合的空间内布设一重到多重的可循环转动的活动壁面，两层活动壁面回程侧相邻，其速度及运动方向一致或基本相同。使每层每重活动壁面随流体运动而运动，减少其与流体的相对速度，从而使运行阻力和能耗减少，通过施加驱动力使活动壁面运动速度大于流体运动速度，从而产生推进力。
文档编号F15D1/00GK101016914SQ20071002702
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月28日 优先权日2007年2月28日
发明者邹立松 申请人:邹立松