一种仿生非光滑表面导风筒的制作方法

本实用新型涉及一种通风用的导风筒，特别适合各类工程中掘进工作面的压入式通风，可在矿山以及隧道施工中灵活应用。

背景技术：

表面摩擦在运输工具的总阻力中占有很大比例，常规运输机和水上船只，表面摩擦阻力约占总阻力的50％；水下运动的物体，这个比例可达70％；长距离管道输送中，泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦阻力。研究发现，生物体体表均呈现非光滑形态，但是却具有很好的减粘、防粘和自清洁功能。这为从仿生形态研究导风筒减阻问题提供了全新的思路和依据。

无论新建、扩建或生产矿井中，都需要开掘大量井巷工程，以便准备新的采区和采矿工作面。开掘井巷时，为稀释和排除有毒有害气体，爆破产生的炮烟和粉尘以及保持良好的气候条件，必须进行不间断通风。此类井巷只有一个出口，称为独头巷道。独头巷道只有一个出口，不能形成贯穿风流，必须采用导风设施，如导风筒。这种利用局部通风机或主要通风机产生风压，并利用导风设施对井下独头巷道进行通风的方法称为局部通风，主要包括压入式、抽出式和混合式三种。其中压入式通风具有安全性好、导风筒出口风速和射程均较大、柔性风筒成本低、重量轻、便于运输等优点，最为常用。但是，在压入式局部通风中，导风筒直径较小、可选型号少，且随巷道的延伸不可避免的产生转弯，因此，风筒内风流呈现较为严重的紊流状态，同时通风机的工作压力较大，也降低了风筒出口风速和射程。

不难发现，当局部通风机将新鲜风流以一定速度压入常规导风筒，风流速度在导风筒内的边界层处因受粘性剪应力而迅速减小，导风筒内表面壁上的风流速度为零。因此，研究具有摩擦阻力系数小、风筒内风流状态好、局部通风机工作压力小、生产工艺简单、造价低廉的导风筒，十分必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有导风筒存在的上述缺陷，而提供一种能有效降低导风筒内表面摩擦阻力系数、提高风流速度、改善风流状态的仿生非光滑表面导风筒。

为实现本实用新型的上述目的，本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒采用以下技术方案：

本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒，包括导风筒，在导风筒的内壁上均匀分布着多个凹坑，在导风筒的外表面上对应分布着多个凸包。

所述的凹坑在导风筒的内表面周向、轴向上分别为等弧长、等距离分布，且以相同的尺寸、形状。凹坑、凸包构成的凸包型结构与导风筒为一体，不可分割。

通常情况下，当局部通风机将新鲜风流以一定速度压入导风筒内，风流速度在导风筒内的边界层处因受粘性剪应力而迅速减小，导风筒内表面壁上的风流速度为零。

本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒采用以上技术方案后，具有以下优点：

(1)在导风筒的内壁上均匀分布着密密麻麻的圆形凹坑，使得导风筒内表面边界层每隔一定周向弧长、轴向距离上产生一个流动速度很小的空气垫层(也是体积很小的湍流)，空气垫层充分发挥其减阻整流的作用，有效地阻止了风流速度的持续降低，同时也避免大体积湍流的形成，既降低了导风筒内表面摩擦阻力系数，又改善了导风筒内风流的状态。因此，可较为明显地提高导风筒内的风流速度、改善了风流状态。

(2)本实用新型设计采用的凸包型结构，具有加工简单、成本低廉、灵活可靠等特点，可布置与导风筒不同部位，主要包括出口处、转弯处，也可以通体布置。

附图说明

图1为本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒的表面结构示意图；

图2为图1中A-A向剖面图。

附图标记为：1－导风筒；2－凸包，3－凹坑。

具体实施方式

为进一步描述本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒做进一步说明。

由图1所示的本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒的表面结构示意图并结合图2看出，本实用新型一种仿生非光滑表面导风筒，包括导风筒1，在导风筒1一段或通体的内壁上沿周向、轴向均匀分布着多个形状和尺寸相同的圆形凹坑3，在导风筒1的外表面上对应分布着多个凸包2，凹坑3和凸包2构成圆形凸包结构，圆形凸包在导风筒周向、轴向上等弧长、等距离分布。圆形凸包结构与导风筒一体、不可分割，从导风筒1外表面观察为圆形的凸包2，从导风筒1的内表面观察为圆形的凹坑3。

实验室试验研究表明，本实用新型能有效降低导风筒内表面摩擦阻力系数，导风筒内最大风流速度提高10％以上，减阻增速效果明显。