专利名称：新型高速表面减阻结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体动力学领域，尤其涉及一种新型高速表面减阻结构。
背景技术：
在流体中，例如空气或水中，受流体粘性影响，高速飞行或运动的物体表面与周围流体存在很大的速度差，这种相对运动会使物体表面流体形成很大的速度梯度，从而产生很高的流动摩擦阻力和很大的能量耗散。例如，在大气层中飞行的导弹由于这种气体动力学产生的动能损失会使飞行器表面产生巨大的摩擦以致高温严重烧蚀。因此，减小运动物体与周围流体的相对速度差，降低表面速度梯度，改善解决由相对运动产生流动阻力大、能耗闻的问题十分有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型高速表面减阻结构，以解决现有应用中由于运动物体与周围流体间大的速度差而导致的流动阻力大与能耗高的技术问题。为达到上述目的，本发明提供一种新型高速表面减阻结构，设置在物体表面，用以减少物体运动阻力，包括轮轴和转动体，轮轴设置在物体表面，与物体表面连接，转动体与轮轴套接连接。依照本发明较佳实施例所述的新型高速表面减阻结构，该转动体为圆柱形滚筒。依照本发明较佳实施例所述的新型高速表面减阻结构，该转动体为滚轮。依照本发明较佳实施例所述的新型高速表面减阻结构，该转动体为滚珠。依照本发明较佳实施例所述的新型高速表面减阻结构，该轮轴与物体表面一体成型制成。本发明的新型高速表面减阻结构设置在运动物体表面，当物体高速运动时，周围的流体在物体表面会产生很大的剪切力，从而带动转动体转动。由受力分析可知，转动体的转动将使运动物体与周围流体的表面相对速度减小，从而降低流动阻力。另外，本发明的转动体可以采用圆柱形滚筒，以及滚轮或滚珠等多种形状，能够满足不同环境的使用需求，适用范围广泛。因此，与现有技术相比，本发明减小了运动物体与周围流体之间的相对运动速度差，具有降低运动物体流动阻力、减少能量消耗且适用范围广泛的优点。
图I为本发明新型高速表面减阻结构设置于物体表面一侧的应用示意图；图2为本发明新型高速表面减阻结构设置于物体表面两侧的应用示意图；图3为本发明实施例的转动体的结构剖视图。
具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明。
请参阅图I至图3，一种新型高速表面减阻结构12，设置在物体表面11上，用以减少物体快速运动时的运动阻力，包括轮轴13和转动体14，轮轴13设置在物体表面11上，与物体表面11连接，转动体14与轮轴13套接连接。具体的，轮轴13与物体表面11采用螺接连接或一体成型制成等方式进行固定，但是，本发明并不具体限定轮轴13与物体表面11的连接方式，例如，还可以采用铆接、焊接等方式进行固定，现有技术中任何能够实现将二者连接的方式均应落在本发明的保护范围内。更为具体地，为了适应多种环境的使用需求，本发明的转动体14可以设置为圆柱形滚筒、圆球形滚轮或滚珠等多种形状。其中，滚珠结构尤其适用于流场空间结构随时间变化的工况，对于该种工况能够使物体更好地工作。另外，为了使转动体14更好地随流体一起运动，可以适当增加转动体14的表面粗糙度或采用其他结构,例如 凸凹或波纹表面等。如图I、图2所示，本发明的新型高速表面减阻结构12通过轮轴13固定在运动物体表面11上。当物体高速运动时，周围流体15由于粘性将在物体表面11产生很大的剪切力，从而带动转动体14转动。由受力分析可知,转动体14的转动使运动物体与周围流体15的表面相对速度减小，从而降低流动阻力并减少能量消耗。另外，本发明的转动体14可以采用圆柱形滚筒，以及滚轮或滚珠等多种形状，能够满足不同环境的使用需求，适用范围广泛。再如图I、图2所示，本发明的新型高速表面减阻结构12既可以设置在快速运动物体表面11单侧，也可设置在快速运动物体表面11的两侧。实际应用中，根据具体的运动物体类型及应用环境选择新型高速表面减阻结构12的设置方式，如安装位置及数量等，本发明并不具体限定新型高速表面减阻结构12的设置方式。以下例举具体应用实施例对本发明进行详细说明实施例一 在轮船浸入水体的表面上可以设置本发明的新型表面减阻结构。通常，轮船的速度并不是很高，但由于水的动力粘性系数较空气大很多，所以本发明减阻结构的减阻效果十分明显。在本实施例中，转动体14在比较平滑的表面可以采用滚筒结构，在部分比较弯曲的浸水表面部分则可以采用滚轮结构。实施例二在高速运动物体，例如高铁，汽车等物体的部分表面可以设置本发明的新型表面减阻结构。该实施例的应用环境是实施本发明减阻结构的很理想的应用环境。由于运动物体大部分表面平滑，并且，在大部分时间内运动稳定(没有频繁的停车与启动)，所以，转动体14可以采用滚筒结构。实施例三对于高速飞行物体(例如飞机，弹体)等，可以对其部分表面增加本发明的新型表面减阻结构。该实施例的应用环境中，由于物体运动速度极大，尤其对于受空气摩擦而可能产生表面烧蚀的超高速飞行物体，本发明的减阻结构能够极大地提高其总体性能。本实施例中，由于物体表面较为弯曲，并且流体环境复杂多变，所以，优选的转动体14采用滚轮结构或滚珠结构。例如对于流场空间结构随时间变化的工况，滚珠可以较为自由灵活地产生不同转向以减少摩擦阻力。以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简 单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。
权利要求
1.一种新型高速表面减阻结构，设置在物体表面，用以减少物体运动阻力，其特征在于，包括轮轴和转动体，所述轮轴设置在物体表面，与物体表面连接，所述转动体与所述轮轴套接连接。
2.如权利要求I所述的新型高速表面减阻结构，其特征在于，所述转动体为圆柱形滚筒。
3.如权利要求I所述的新型高速表面减阻结构，其特征在于，所述转动体为滚轮。
4.如权利要求I所述的新型高速表面减阻结构，其特征在于，所述转动体为滚珠。
5.如权利要求I所述的新型高速表面减阻结构，其特征在于，所述轮轴与物体表面一体成型制成。
全文摘要
本发明涉及一种新型高速表面减阻结构，该结构设置在物体表面，用以减少物体运动阻力，包括轮轴和转动体，轮轴设置在物体表面，与物体表面连接，转动体与轮轴套接连接。本发明减小了运动物体与周围流体之间的相对运动速度差，具有降低运动物体流动阻力、减少能量消耗且适用范围广泛的优点。
文档编号F15D1/00GK102777450SQ20121026184
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者张强, 王利坡 申请人:上海交通大学