一种推迟边界层转捩控制方法与流程

本发明涉及船舶，尤其是一种推迟边界层转捩控制方法。

背景技术：

1、对于水中运动的物体，在物体表面沿着流向形成一层薄薄的附面层，称为边界层流动(图1)。边界层流动一般分为层流区域、过渡区域和充分发展湍流区域，过渡区域即为层流向湍流转变的区域，其中层流向湍流转变的过程称为流体的转捩。我们知道，湍流中的流体运动紊乱，各个方向的速度脉动及压力脉动较大，对结构的激励较大；而层流中流体流动平稳，流体的速度脉动及压力脉动较小，对结构的激励较小。若能够推迟边界层转捩，延长层流流动长度，则能够降低结构物受到的流体激励振动等，进一步可降低噪声等不利影响。

2、流体的转捩主要受到临界雷诺数的影响，recr＝uxtr/γ，一般而言，在来流速度u等流体特性一定的情况下，临界雷诺数即已确定，即转捩位置xtr大致已经确定，转捩区域随其他因素的改变较小，但是实际上若可以调整提高流体的粘性系数γ，临界雷诺数recr和u保持不变，则可以延长转捩位置xtr。

3、因此，本专利提出一种推迟边界层转捩控制方法，从而推迟转捩位置，延长层流区域。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种推迟边界层转捩控制方法，本专利通过温度控制的方法来提高运动粘性系数，此方法具有实施方便，不需要向流体中注入额外的物质或破坏物体的外壳，具有较好的应用前景。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种推迟边界层转捩控制方法，应用于回转体上，包括：

4、在所述回转体的艏部设置温控管路一，用于对艏部降温/加热以推迟边界层转捩；

5、在所述回转体的舯部设置温控管路二，所述温控管路二与温控管路一温度呈负相关，用于对舯部进行加热/降温，以降低舯部的运行阻力。

6、可选地，当介质为液体时，温控管路一对艏部进行降温，同时温控管路二对舯部进行加热。

7、可选地，当介质为空气时，温控管路一对艏部进行加热，同时温控管路二对舯部进行降温。

8、可选地，还包括控制组件，控制组件同时与温控管路一和温控管路二连接，对温控管路一和温控管路二的温度控制方式包括分别控制和协调控制两种。

9、可选地，在所述协调控制方式中，所述控制组件包括压缩机、节流阀、驱动泵和辅助管路系统，且前述部件分别与温控管路一和温控管路二连接，实现温度的相反控制。

10、可选地，所述温控管路一和温控管路二均为盘管状，以提高接触面积。

11、可选地，所述温控管路一连接于艏部内壁上、与艏部壳体相耦合，以及嵌合。

12、可选地，所述温控管路二套设在舯部外壁上，且舯部还设置有呈流线型并罩住温控管路二的罩壳，以减少阻力。

13、可选地，所述回转体的艏部为流线型的，所述回转体的舯部呈筒状。

14、本发明的有益效果如下：

15、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过简单的结构组合，通过在艏部和舯部设置有温度负相关的温控管路，从而达到在液体中以及在空气中推迟边界层转捩的效果，以及减少阻力的效果，同时对两个温控管路的安装结构以及两者之间的关联进行调整，从而实现更好的温度控制，具有很强的实用性。

16、同时，本发明还具备如下优点：

17、(1).温控管路一，其设置于艏部内，并用于对艏部降温/加热以推迟边界层转捩，在外壳下方布置温控管路一，降低物体表面温度，通过热传导的方式，降低流经物体表面的流体温度，从而增加水体粘性，推迟流体的转捩。

18、(2).通过温控管路一吸收的热量，经过压缩机及管路系统，通过散热系统，在舯部表面进行散热。由于物体下游边界层是充分发展的湍流，在充分发展湍流中进行散热不影响流体流动状态，且同时也加热了下游水体，随着水体粘性的降低，还可以一定程度降低物体摩擦阻力。

19、(3).本发明既可以用于水中也可以用于空气中边界层推迟转捩，提高了适用范围，当介质为液体时，温控管路一对艏部进行降温，同时温控管路二对舯部进行加热；当介质为空气时，温控管路一对艏部进行加热，同时温控管路二对舯部进行降温，当应用于空气中时，由于气体粘性随温度的变化规律与水相反，因此需要通过升温的方式增加气体的粘性，此控制方法同样适用，只是过程相反。

20、(4).在协调控制方式中，控制组件包括压缩机、节流阀、驱动泵和辅助管路系统，且前述部件分别与温控管路一和温控管路二连接，实现温度的相反控制。

技术特征：

1.一种推迟边界层转捩控制方法，应用于回转体(100)上，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：当介质为液体时，温控管路一(200)对艏部(101)进行降温，同时温控管路二(300)对舯部(102)进行加热。

3.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：当介质为空气时，温控管路一(200)对艏部(101)进行加热，同时温控管路二(300)对舯部(102)进行降温。

4.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：还包括控制组件，控制组件同时与温控管路一(200)和温控管路二(300)连接，对温控管路一(200)和温控管路二(300)的温度控制方式包括分别控制和协调控制两种。

5.如权利要求4所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：在所述协调控制方式中，所述控制组件包括压缩机(400)、节流阀(500)、驱动泵(600)和辅助管路系统(700)，且前述部件分别与温控管路一(200)和温控管路二(300)连接，实现温度的相反控制。

6.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：所述温控管路一(200)和温控管路二(300)均为盘管状，以提高接触面积。

7.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：所述温控管路一(200)连接于艏部(101)内壁上、与艏部(101)壳体相耦合，以及嵌合。

8.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：所述温控管路二(300)套设在舯部(102)外壁上，且舯部(102)还设置有呈流线型并罩住温控管路二(300)的罩壳，以减少阻力。

9.如权利要求1所述的一种推迟边界层转捩控制方法，其特征在于：所述回转体(100)的艏部(101)为流线型的，所述回转体(100)的舯部(102)呈筒状。

技术总结
本发明涉及一种推迟边界层转捩控制方法，包括在所述回转体的艏部设置温控管路一，用于对艏部降温/加热以推迟边界层转捩；在所述回转体的舯部设置温控管路二，所述温控管路二与温控管路一温度呈负相关，用于对舯部进行加热/降温，以降低舯部的运行阻力。本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过简单的结构组合，通过在艏部和舯部设置有温度负相关的温控管路，从而达到在液体中以及在空气中推迟边界层转捩的效果，以及减少阻力的效果，同时对两个温控管路的安装结构以及两者之间的关联进行调整，从而实现更好的温度控制，具有很强的实用性。

技术研发人员：翟树成,熊紫英,李涛,刘登成
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15