专利名称：流体流动改变设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于改变流场特性的设备。本发明的实施例可用于控制流体的混合， 流体内部以及流体之间的热、质量和动量转移，流体中的噪声、振荡，微芯片冷却，结构振动 和化学反应。本发明的实施例特别适合的特殊应用包括迷宫式密封、通风系统、燃烧室、化 学反应器以及空中、陆地和海上交通工具和/或平台上的无声且高效的制动器和空气制动O
背景技术：
众所周知，能够通过在流体流场中产生湍流流体流动来达到流体的混合。产生湍 流的一个途径是将阻塞引入流体流场中。然而，确保引起湍流且因此引起混合的任何阻塞 并不过度是非常重要的。理想地，阻塞比不应当超过40 %。一种众所周知的被认为是在可接受的阻塞比下达到令人满意的混合的混合设备 是由瑞士温特图尔市的Sulzer Chemtech有限公司生产的SMV 气体(流体)混合器。 SMV 混合器经常与Corrsin格栅(grid)结合起来使用，以改进这些格栅达到的混合。 然而，SMV 气体(流体)混合器是在使用之前需要小心地安装在流体流场中的相对复杂 和庞大的设备。国际专利申请No. PCT/EP2007/053414，以第W02007/113335号公开，描述了各种 类型的呈分形(fractal，不规则碎片形)格栅形式的流体流动改变设备。这些格栅每个均 代表一种对Corrsin格栅的改进，并且已经发现呈现出一种以经济且高效的方式进行的高 等级湍流控制。本发明的一个目的是改进以第W02007/113335号公开的国际专利申请的格栅中 的混合。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种流体流动改变设备，其用于当流体相对于流 体流场中的流体流动改变设备移动时在所述流体中产生湍流，本设备包括布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有第一表面部分和 第二表面部分，流体能够逆着(against)所述第一表面部分流动，液体能够沿着第二表面 部分流动；插入件，用于布置在设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部 分之间的流体流动；以及支撑件，用于将湍流产生元件保持在流体中以允许流体相对于湍流产生元件和所 述插入件的移动。因此本发明的实施例将一个或者多个插入件与以分形构造布置的湍流产生元件 相结合；这样，实例性的这类流体流动改变设备较已知的可替代混合器明显不那么庞大和 复杂，同时提供与那些通过已知的混合装置达到的相似的混合水平，即使没有得到改进。
在本发明的一个优选实施例中，插入件能够附接于至少两个湍流产生元件中的每 一个，从而插入件的布置关于流体流场的中心点对称。已经观测到插入件的对称布置显著 改进了通过流体流动改变设备达到的混合。插入件优选地由基本上为刚性的材料制成。在本发明的另一优选实施例中，插入 件是多孔的(porous)或穿孔的(perforated)。插入件中包含的孔或者穿孔提供了更好的 混合效果。优选地，可附接插入件的湍流产生元件是最接近流体流场的中心点的湍流产生元 件。已经观测到靠近流体流场的中心点放置插入件对插入件的混合能力有显著影响。在本发明的另一优选实施例中，插入件能够附接于湍流产生元件的第一表面部 分，从而第一表面部分的至少一端保持暴露。留下湍流产生元件的至少一端导致湍流产生 元件的至少两个角自由。由于这些角本身对于流体混合有用，优选地不用插入件覆盖它们， 覆盖它们可能对它们的混合能力有不利影响。在本发明的又一优选实施例中，湍流产生元件以多结构(structures)布置，每一 结构包括多个细长构件，并且插入件附接于该结构中的至少两个细长构件的每一个，从而 插入件在至少两个细长构件上的布置关于该结构的中心点对称。通过以下仅以实例的方式给出且参照附图进行的对本发明的优选实施例的描述， 本发明的更多特征和优点将变得明显。
图Ia是根据本发明的一个实施例的流体改变设备能够在其中工作的管道的示意 图；图Ib是示出了被布置成容纳根据本发明的实施例的流体改变设备的风洞段的侧 视图和端视图的示意图；图加和2b是示出了现有技术的流体改变设备的不同实施例的示意图；图3a和北是示出了现有技术的流体改变设备的其他实施例的示意图；图4示出了根据本发明的第一实施例的流体改变设备的示意图；图5示出了根据本发明的第二实施例的流体改变设备的示意图；图6示出了根据本发明的第三实施例的流体改变设备的示意图；图7示出了根据本发明的第四实施例的流体改变设备的示意图；图8示出了根据本发明的第五实施例的流体改变设备的示意图；图9示出了根据本发明的第六实施例的流体改变设备的示意图；图10示出了根据本发明的第七实施例的流体改变设备的示意图；图11示出了根据本发明的第八实施例的流体改变设备的示意图；图12示出了根据本发明的第九实施例的流体改变设备的示意图；图13a_i;3h示出了对于分别根据图4_11中所示的流体改变设备的八个实施例中 的每个的流体改变设备沿图Ib中所示的管道的中心线在轴向方向上获得的近场测量数据 的图形表示；图Ha-14h示出了对于分别根据图4_11中所示的流体改变设备的八个实施例中 的每个的流体改变设备沿图Ib中所示的管道的中心线在轴向方向上获得的上游测量数据的图形表示；图15a示出了被用作空气制动器的本发明的流体改变设备的示意图；以及图1 示出了包括多个图15a中所示的附设于飞机机翼的一部分的空气制动器的 布置的示意图。在图中，相同的参考标号被用于指代相同的部件和工序步骤；关于任意给定部件， 其不同的实施例被分配有与其他实施例中使用的相同的参考标号，以100递增。
具体实施例方式如上所述，本发明的实施例涉及在流体流场中达到改进的混合，流场通过流体和 本体之间的相对运动而产生。在第一布置中，由流经例如管道101这样的管道(在图Ia中 部分敞开地示出)的流体F产生此相对运动。管道101可以是任意适合于传送流体的通道， 具有矩形、圆形或其他适合的横截面，并且其中能够容纳流体改变设备100。在一个布置中，管道101包括风洞，正如本领域公知的，该风洞典型地包括用于 将流体引导到测试段IOlb中的收缩段101a，流体改变设备100位于上述测试段中；以及出 口段101c，该出口段用于当流体流出管道时使流体扩散。风洞利于流体改变设备100对流 场的作用的测量。风洞的测试段IOlb包括矩形横截面，宽度为T且高度为H，并且流体改变 设备100在测试段IOlb的整个横截面上延伸。现在转到图加，将描述以下被称为格栅的传统流体改变设备100的第一布置。格 栅100包括多个相对于测试段IOlb的‘X’轴线对称布置的湍流产生或者格栅元件；每一格 栅元件均具有流体能够逆其流动的第一表面部分和液体能够沿其流动的第二表面部分。选 择这些格栅元件以在流经它们的流体内产生湍流，并且在此布置中，这些格栅元件体现为 沿它们的长度基本上均勻的总体上细长的构件。这些格栅元件被布置为四组结构102、103、 104、105，每个结构均包含三个细长构件。第一细长构件在其相应端附接于第二细长构件和 第三细长构件，因此在沿它们的相应长度的中途(part way，中间)第一细长构件附接至第 二和第三细长构件。相应的细长构件可分离地彼此附接，或者彼此成整体，并被构造成使任意给定结 构都是一个平板的一部分。将注意到，给定结构的各个构件与另一结构的那些构件邻接格 栅100被构造成使这些邻接构件彼此接合，以阻止在流体流经其中时各个结构之间的相对 移动。尽管在图中并未示出，格栅100还包含用于使格栅100与风洞IOlb内的定位机构 接合的支撑件，上述支撑件被构造成能够实现格栅100和流体之间的相对运动。构成给定组的结构的数量受到对称条件的限制，这说明，除最后一组中的结构之 外，给定组内的细长构件的每个未连接端均需要邻接下一组中的结构。因此，格栅元件以分 形构造布置，因为格栅100包括按不同比例重复并且能够再分成各部分的几何图案，每个 部分总体上均是格栅的更小复制。图加的格栅具有四组结构。图2b示出了具有四组结构的替代构造的格栅100。现在转到图3a和北，将描述传统格栅200的另一替代构造；在这些构造中，格栅 元件包括多个结构，每个结构均呈多边形的形式。在图3a和北中所示的实例中，上述多边 形体现为正方形，但替代地，它能够是三角形、矩形、六边形或者任意其他包括以首尾相连构造结合的构件的结构。在图3a中所示的实例中，具有四组结构202、203、204、205，但在图 3b中，示出了五组结构。由上述可理解，格栅能够包括多种数量的结构，事实上是多种数量 的结构组，并且不应限于附图中所示出的四组或五组结构。对于图加和2b中所示的格栅，根据第二构造的格栅元件以分形构造布置，因为格 栅包括以不同比例重复并且能够再分成不同部分的几何图案，每个部分总体上均是格栅的 更小复制。图4示出了根据本发明的第一实施例的格栅300。格栅300具有与图3a和北中所 示的传统格栅200相似的构造。然而，格栅300另外具有大体上为矩形形状的插入件306， 该插入件附接至结构302的每个细长构件的第一表面部分(流体逆着该第一表面部分流 动)，结构302是在流体流场的边界内围绕流体流场的中心点307的唯一结构。插入件306 在结构302内布置成使插入件306关于流体流场的中心点307对称，中心点307与结构302 的中心点重合。正如能够在图4中看到的，插入件306具有比结构302的细长构件更宽的 宽度，以使每个插入件306均重叠或者伸出到它所覆盖的相应细长构件的边缘之外。将注 意到，插入件306阻碍相应结构的细长构件之间的流体的流动，或者更精确地说是，阻碍多 个细长构件的第二表面之间的流体的流动。另外，将注意到，插入件306与对应两组不同结 构302和303的细长构件的一部分重叠。优选地，保留结构302上的至少一些角暴露，因为 角本身产生漩涡，并且因此提供良好的混合。插入件306由基本上刚性的材料制成，从而使插入件306能够经受逆着其相应的 流体接收表面308的流体流动。如果插入件306不能抵抗流体流动，它们将开始振动，这是 不期望的。对于插入件306合适的材料取决于本发明的不同用途，但包含塑料膜、树脂玻璃 和其他丙烯酸或者塑料基材料、铝和其他合适的金属。在一个布置中，插入件306使用已知 的附接方式附接至结构302的细长构件，上述附接方式包括粘合和机械结合。它们优选地 可释放地附接至细长构件，但可替代地能够经由独立支撑件或者类似部件定位在细长构件 上方。图5示出了根据本发明的第二实施例的格栅400。格栅400包含本发明的第一实 施例中所描述的插入件406的布置，但还包含围绕每个第二组结构403的外周边相对于每 个第二级结构403的中心点410对称布置的另外一组插入件409。上述外周边是每个第二 级结构403的离该结构的中心点410(这对应于第一结构402的一个角)最远的周边，内周 边是最靠近中心点410的周边。虽然插入件409的形状也是基本上为矩形，它们比插入件 406小，因为第二组结构403的细长构件的表面积比第一结构402的细长构件的表面积小。 插入件409附接至共计四个第二级结构403，并且插入件409在每个第二级结构403上的布 置关于流体流场的中心点407对称。插入件409附接至每个第二级结构403的外周边，并且每个还均与第三级结构404 和第四级结构405的边缘重叠。实际上，插入件407被布置在每个第二级结构403的外周 边与其相应的第三级结构404和第四级结构405之间的间隙中。然而，与插入件406重叠 结构402的外周边区域不同，插入件409并非与每个第二级结构403的内周边和外周边两 者都重叠(虽然这种结构能够被视为是一种替代物)。正如在本发明的第一实施例和以下所论述的全部剩下的实施例中，插入件409由 基本上为刚性的材料制成。插入件409附接至每个结构403的方式可以是结合本发明的第一实施例所描述的那些方式中的任一种或者组合。这也适用于以下所论述的另外的实施 例。插入件409可替代地能够被布置成使它们以与结构402上的插入件406类似的方 式与结构403重叠，即，使插入件409与结构403重叠。例如，如果插入件409的结构完整 性是低水平的以致需要加固插入件409，则插入件409与结构403的这种重叠可能是必需 的。在这种情况下，结构403可用于加固插入件409。在图6中，格栅400具有围绕每个第二组结构403的内周边对称附接的另外插入 件411，从而插入件411相对于每个第二级结构403的中心点410对称布置并且位于每个第 二级结构403的内周边与其相应的第三级结构404和第四级结构405之间的间隙中。每个 插入件409和411均具有基本上相同的尺寸，并且每个第二级结构403上的插入件409和 411关于结构403的每个相应细长构件彼此有效地成镜像。在图7中所示的本发明的实施例中，本发明的第二实施例的插入件布置与沿插入 件506的外周边布置的另外四个基本上为正方形的插入件512组合。每个插入件512均被 布置成大致位于插入件506的中点处并且位于该插入件的外周边上，从而使其落入邻近的 第四级结构505之间的间隙内。插入件512的布置关于流体流场的中心点507对称。图8示出了本发明的另一实施例，其中图7的插入件布置补充有布置在插入件506 的内周边上的另一组四个基本上为正方形的插入件513。每个插入件513均被布置在插入 件506的大致中点处且位于该插入件内周边上，从而使其落入邻近的第四级结构505之间 的间隙中，并且与插入件512关于穿过插入件506的中心线对称。插入件513也关于流体 流场的中心点507对称布置。在图9中，图8的实施例具有另一组八个基本上为正方形的插入件514，每个插入 件均被布置成邻近且位于每个插入件512的任一侧上，从而使插入件514每个均与第四级 结构505重叠。正如在先前实施例中所描述的，插入件514关于流体流场的中心点507对称布置。图10中所示出的本发明的实施例包括图9的所有插入件，以及围绕插入件506的 内周边布置的另外八个基本上为正方形的插入件516。每个插入件516均布置在插入件513 的任一侧上，从而沿着每个插入件506内周边的插入件513、516有效地形成沿着每个插入 件506外周边设置的插入件512、514的镜像。插入件516也关于中心点507对称。在图11中，在格栅500中示出了另外四个基本上为正方形的插入件517。每个插 入件517均被定位在第三级结构504的离中心点507最近的内周边中。虽然插入件517关 于中心点507对称布置，但它们在第三级结构504内的布置并非对称的。然而，这种布置在 不引起回流的情况下达到了令人满意的流体混合。图12示出了本发明的另一实施例，其中格栅600具有大量与上面结合图4所描述 的那些插入件相似的矩形插入件606，并且具有覆盖两个邻近的第三级结构604的另一矩 形插入件618。被插入件618覆盖的第三级结构604均处于同一水平面内，并且结构604之 一位于离流体流场的中心点607最远的距离处。另外，图12的实施例具有与多个第一、第 二、第三、及第四级结构602、603、604和605重叠的三角形插入件619。并且，细长的矩形插 入件620穿过格栅斜对角地布置，从而使其与多个第二、第三和第四级结构603、604和605 重叠。
应理解，每个插入件的尺寸均由于插入件覆盖的结构(一个或多个)的几何形状 而被限制于某一范围。例如，如果插入件旨在与一个结构重叠，则它应当足够深(在垂直方 向中)以伸到所讨论的结构的内周边和/或外周边之外，从而使它能够有效地干扰流体流动。在图13a_i;3h和Ha_14h中示出了表明上述每个实施例对混合的影响的图表。这 些图表示出了变异系数(co-efficient of variance, CoV)随从格栅的格栅上游和下游近 场中的距离(以厘米为单位)的变化；众所周知，低变异系数表明更好的混合。图13a和 14a描绘了对于图4中所示出的流体流动设备的图表，图13b和14b示出了对于图5中所 示出的流体流动设备的那些图表，图13c和Hc示出了对于图6中所示出的流体流动设备 的那些图表，图13d和14d示出了对于图7中所示出的流体流动设备的那些图表，图13e和 14e示出了对于图8中所示出的流体流动设备的那些图表，图13f和14f示出了对于图9中 所示出的流体流动设备的那些图表，图13g和14g示出了对于图10中所示出的流体流动设 备的那些图表，并且图1 和14h示出了对于图11中所示出的流体流动设备的那些图表。 图13a-13h与Ha-14h的对比显示出，与格栅的上游相比格栅的下游的变异系数较低。然 而，格栅的上游和下游两者的变异系数体现出优于通过不具有插入件的现有技术格栅所获 得的变异系数的改进。邻近且在格栅的上游有一定程度的回流。此回流影响格栅上游的流 体流动并且改进该区域中的混合。逆着压力梯度的材料传送也是可行的。以上实施例应被理解为本发明的说明性实例。能够构想本发明的其他实施例。例 如，虽然上述插入件的旨在使流体逆着它流动的表面全部具有基本上规则的形状，但这些 插入件具有不规则形状的流体接收表面也是可行的。类似地，这些插入件能够采用其他规 则的多边形形状，例如三角形(如图12中所示)。另外，不规则形状的插入件可与规则的多 边形形式的插入件结合使用。另外，可将开口弓丨入到插入件中以改进混合。这些开口能够呈插入件中的孔或者 穿孔的形式。在上面的描述中已经推荐用于插入件的特定材料，但将理解任意能够使插入件抵 抗流体流动所导致的振动的材料都是合适的。将理解，上面所描述的插入件构造已经全部显示出令人满意的混合结果，但这些 并非是仅有的可接受的插入件构造。任何能够达到高度混合但将阻塞比保持在10% -40% 范围内的插入件的布置都将是可接收的。插入件的布置不限于关于流体流场的中心或者关 于特定结构的中心是对称的构造(如图12中所示出的布置所显示的)。在上面描述的一些实施例中，插入件被用来基本上覆盖格栅中的湍流产生或细长 构件。然而，在另一些实施例中，插入件与湍流产生构件几乎没有任何重叠，并且插入件主 要布置在那些构件之间的间隙中。这些布置均不是特别优选的，并且在本发明的不同应用 中，某些构造显示出比其他构造更令人满意。插入件本质上可以是均质的(homogenous)或者非均质的。类似地，能够使用均质 和非均质插入件的混合。除了上面所论述的格栅构造之外，格栅可具有如下一些结构其中这些结构包括 具有两个细长构件的结构，其中在沿这些细长构件的相应长度的中途一个细长构件附接至 另一细长构件，从而形成十字形结构。
本发明人已经注意到，能够在不将阻塞比提高至一个不可接受的水平的情况下， 通过根据本发明的实施例的格栅以简单的方式来实现令人满意的混合。虽然此观测是相对 水作出，但它可等同地应用于其他流体，只要流动是单向流动。虽然上面所描述的流体流动改变设备的实施例在其中布置有插入件，但应理解， 流体流动设备能够提供有一组用于使用者根据他们自己的喜好插入流体流动改变设备中 的插入件。类似地，湍流产生元件能够单独提供以用于由使用者插入到流体流动改变设备 中。考虑到根据本发明的实施例的流体改变设备对流体流场中的混合具有有益影响 这一事实，本发明的实施例能够用在各种应用中，例如空气制动(例如用于飞机)；围绕机 动车辆和摩托车的流体流动的空气动力学控制；航海应用中的风特性的控制；在很多其他 应用中在这些应用中，应理解，由格栅相对于周围流体的物理运动引起相对运动，在这种 情况下，支撑件结构将被固定至例如飞机机翼。可替代地，可由格栅和流体两者的一部分上 的运动提供相对运动。图1 示出了包括根据本发明的一个实施例的格栅700(虽然格栅700上的插入 件已从图中删除以提高清晰性)的空气制动器，该空气制动器铰接地连接至飞机机翼1400 且位于其前缘1401和后缘1403之间。用于将分形空气制动器700连接至机翼1400的固 定布置优选地包括升降机构，该升降机构的运行能取决于空气速度并由驱动系统(这种构 造用在传统的前缘翼板(slat)机构中)来控制。在图15b中示出了一种实例布置，它示出 了多个已经展开的板，每个板均包括分形空气制动器700。作为一般设计原理，分形格栅的 类型及其适应性能够根据多个不同分形、空气动力学和结构上的参数来确定。事实上，尽管 图1 中所示的实例示出了相应的分形空气制动器之间的类似几何构造，但各个分形空气 制动器中的每个或一些能够可替代地具有不同的构造，在构成给定空气制动器的结构和/ 或分形尺寸Df和/或厚度比、中的任一方面上。另外本流体改变设备能够用于降低另外由空气动力负载引起的结构振动。此外，根据本发明的实施例的流体改变设备可用在迷宫式密封和通风系统中以及 化学反应器中的化学品混合中，此时能够无间歇地产生湍流，因此，提供更好的混合。也能 够以相对低的压降达到高湍流强度。上面所描述的流体改变设备的实施例还能够用在燃烧 室中。如对于化学反应器一样，能够无间歇地产生湍流，并且能够降低熄灭的可能性。还可 以在不熄火的情况下提高能够发生燃烧的流速的范围，并且可显著降低氧化氮的排放。本发明的实施例的其他应用包括热、质量和动量转移和/或流动振荡，尤其是作 为一种控制噪声和/或热转移至通道的壁的装置(因为本发明改进了通道内的混合，并且 由此使横过给定通道横截面的热传导剖面变平)。应理解，可单独使用关于任一实施例所描述的任意特征，或者与所描述的其他特 征结合使用，并且还可与任意其他实施例的一个或者多个特征、或者任意其他实施例的任 意组合结合使用。另外，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，还可采用 上面未描述的等同物和变型。
权利要求
1.流体流动改变设备，用于当流体在流体流场中相对于所述流体流动改变设备移动时 在所述流体中产生湍流，所述设备包括布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有所述流体能够逆其流 动的第一表面部分和所述液体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，用于布置在所述设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部 分之间的流体流动；以及支撑件，用于将所述湍流产生元件保持在所述流体中以允许所述流体相对于所述湍流 产生元件和所述插入件的移动。
2.根据权利要求1所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件能够附接于至少两个 湍流产生元件中的每一个，从而所述插入件的布置关于所述流体流场的中心点对称。
3.根据权利要求1或2所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件由基本上刚性的材 料制成，从而所述插入件能够基本上承受逆着它的流体流动。
4.根据权利要求1、2或3所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件由塑料或者金属 制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件具有流体 能够逆其流动的流体接收表面，并且所述流体接收表面具有不规则的形状。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件具有流体 能够逆其流动的流体接收表面，并且所述流体接收表面为规则的多边形形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件是多孔的 或穿孔的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件是非均质的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件能够附接 至湍流产生元件的所述第一表面部分，从而所述插入件至少部分地覆盖所述湍流产生元件 的所述第一表面部分。
10.根据权利要求9所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件被布置成伸出到所述 湍流产生元件的所述第一表面部分的边缘之外。
11.根据权利要求9或10所述的流体流动改变设备，其中，能够附接所述插入件的所述 湍流产生元件是最接近所述流体流场的中心点的湍流产生元件。
12.根据权利要求9、10或11所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件能够附接至 所述湍流产生元件的所述第一表面部分，从而所述第一表面部分的至少一端保持暴露。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件适合于 布置在湍流产生元件之间的间隙中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述湍流产生元件呈 总体上细长构件的形式。
15.根据权利要求14所述的流体流动改变设备，其中，所述湍流产生元件被布置在多 结构中，每一结构包括多个细长构件。
16.根据权利要求15所述的流体流动改变设备，其中，所述多结构包括一包含有每一 构件与另一细长构件是首尾相连的关系的多个细长构件的结构，从而所述结构呈多边形的形式。
17.根据权利要求15所述的流体流动改变设备，其中，所述多结构包括一包含有两个 细长构件的结构，在沿各细长构件的各自长度的中途一个所述细长构件附接至另一所述细 长构件。
18.根据权利要求15所述的流体流动改变设备，其中，所述多结构包括一包含有三个 细长构件的结构，第一所述细长构件具有两端并且在第一细长构件的各端处附接至第二细 长构件和第三细长构件，从而在沿它们的相应长度的中途附接至所述第二细长构件和所述 第三细长构件。
19.根据权利要求16、17或18所述的流体流动改变设备，其中，所述插入件附接至所述 结构中的至少两个细长构件的每一个，从而所述插入件在所述至少两个细长构件上的布置 关于所述结构的中心点对称。
20.根据前述权利要求中任一项所述的流体流动改变设备，其中，所述湍流产生元件包 括至少两种不同类型的元件，包括第一类型元件和第二类型元件，所述第一类型元件以第 一级分形构造布置，而所述第二类型元件以第二级分形构造布置。
21.根据权利要求20所述的流体流动改变设备，其中，所述第一类型元件具有第一表 面积，并且所述第二类型元件具有与所述第一表面积不同的第二表面积。
22.根据权利要求20或21所述的流体流动改变设备，其中，插入件附接至所述第一级 分形构造中的至少一些所述湍流产生元件，并且附接至所述第二级分形构造中的至少一些 所述湍流产生元件。
23.流体流动改变设备，用于当流体相对于流体流场中的所述流体流动改变设备移动 时在所述流体中产生湍流，所述设备包括布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有所述流体能够逆其流 动的第一表面部分和所述流体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，布置成阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部分之间的流体流 动；以及支撑件，用于将所述湍流产生元件保持在所述流体中以允许所述流体相对于所述湍流 产生元件和所述插入件的移动。
24.流体流动改变设备，用于当流体相对于流体流场中的所述流体流动改变设备移动 时在所述流体中产生湍流，所述设备包括用于布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有所述流体能够逆 其流动的第一表面部分和所述流体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，用于布置在所述设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部 分之间的流体流动；以及支撑件，用于将所述湍流产生元件保持在所述流体中以允许所述流体相对于所述湍流 产生元件和所述插入件的移动。
全文摘要
本发明的实施例涉及借助于湍流产生装置的流体混合，并且具体地解决了与已知的这种过度庞大和复杂的设备有关的问题。在至少一个实施例中，本发明包括流体流动改变设备，用于当流体相对于流体流动改变设备移动时在所述流体中产生湍流。本设备包括布置在分形构造中的多个湍流产生元件，每个湍流产生元件具有流体能够逆其流动的第一表面部分和液体能够沿其流动的第二表面部分；插入件，用于布置在本设备中以阻碍至少两个湍流产生元件的相邻所述第二表面部分之间的流体流动；以及支撑件，将湍流产生元件保持在流体中以允许流体相对于湍流产生元件和所述插入件的移动。本发明的实施例因此将一个或者多个插入件与布置在分形构造中的湍流产生元件相结合；这样，实例性的这类流体流动改变设备较已知的可替代混合器明显不那么庞大和复杂，同时提供与那些通过已知的混合装置达到的相似的混合水平，即使没有得到改进。在本发明的一个优选实施例中，插入件能够附接至至少两个湍流产生元件中的每一个，从而使插入件的布置关于流体流场的中心点对称。已经观测到插入件的对称布置显著改进了通过流体流动改变设备所达到的混合。
文档编号F15D1/02GK102046986SQ200980119051
公开日2011年5月4日 申请日期2009年4月7日 优先权日2008年4月10日
发明者理查德·埃里安·西奥德, 约翰·克里斯托斯·瓦西利科斯 申请人:帝国创新有限公司