壁面行波运动减阻装置的制作方法

1.本实用新型属于湍流减阻技术领域，尤其是一种壁面行波运动减阻装置。


背景技术：

2.对于水下航行器和水上船只来说，减少阻力能够降低能源的损耗和提高速度。研究减少摩擦阻力的技术意义重大，而摩擦阻力主要由湍流产生，湍流减阻控制一直是流体力学和工程领域中的重要课题，对以减阻为目的的湍流主动控制技术具有广阔的应用前景，因此逐渐成为了湍流研究的热点，而且作为一种主动控制方法，不需要信息的反馈会使得湍流减阻系统更为简单，逐渐获得了人们的重视。
3.主动反馈控制技术是湍流减阻控制的一种控制方式，其基于对流场信息的采集，采用特定的控制策略及致动方式，能够较为精确地对流场相关结构流向涡等施加控制。但是，由于主动反馈控制方案需要采集复杂的流场信息，因此需要许多的感应元件，以及更为复杂的信息处理与控制系统。
4.随行波表面作为近年来提出的热门结构，为非光滑表面减阻提供了新思路。静态壁面大部分适用范围较窄，且应用于不同流速其效果可能大打折扣，而振动壁面实用性较差且减阻效果与振动频率有关，高频振动很难实现于普通需要减阻的物体表面。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够提高湍流减阻率且增大速度适用范围的壁面行波运动减阻装置。
6.本实用新型解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
7.一种壁面行波运动减阻装置，包括蒙皮行波板、调速电机、调速电机控制器、第一底座、第二底座和行波运动主体；所述第一底座与第二底座水平连接在一起，所述蒙皮行波板密闭安装在第一底座及第二底座顶部，所述行波运动主体包括曲轴、曲轴连杆、贴片与带孔长板，所述曲轴水平安装在第二底座内，该曲轴一端与调速电机相连接，该调速电机与调速电机控制器连接，该曲轴另一端安装在轴承座内，所述带孔长板平行安装在曲轴上端，所述曲轴连杆为多个并均布安装在曲轴和带孔长板之间，每个曲轴连杆下端与曲轴安装在一起，每个曲轴连杆上端穿过带孔长板并与贴片安装在一起，所述贴片与蒙皮行波板粘结在一起，所述行波运动主体由调速电机驱动蒙皮行波板进行周期性行波运动。
8.进一步，所述蒙皮行波板使用橡胶表皮作为柔性层。
9.进一步，所述第二底座的结构为：所述第二底座内依次设有向上开口的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述第一凹槽用于与第一底座相连接，所述第二凹槽用于安装轴承座，所述第三凹槽用于安装行波运动主体，所述第四凹槽用于安装调速电机和调速电机控制器。
10.进一步，所述带孔长板两端固装在第三凹槽侧壁上。
11.进一步，所述第一底座与第二底座的安装结构为：所述第一凹槽侧壁上设有螺孔
并通过螺栓将第一底座与第二底座密封安装在一起。
12.进一步，在曲轴上设置四个曲轴位移控制点作为一个行波运动周期，曲轴部分偏离主轴部分1mm，使得变形幅值为1mm。
13.本实用新型的优点和积极效果是：
14.1、本实用新型通过调速电机驱动行波运动主体对蒙皮行波板进行行波波浪运动，从而实现主动控制蒙皮减阻功能，与主动反馈技术相比，本实用新型通过选择电机的转动速度便可实现有效的减阻控制功能，具有更高的流速适用范围以及更好的减阻率。
15.2、本实用新型可以根据选择曲轴的控制点位置来改变行波波浪型状，进而有效地消除不同湍流减阻的影响，能够在不同速度下获得了较好的减阻效果，尤其是壁面波浪运动速度大于来流速度时总阻力减阻率效果非常明显。
16.3、本实用新型设计合理，控制系统简单，采用动态柔性层加强了湍流减阻的效果，调速电机使得本实用新型中的行波运动波速可根据不同环境做出适用性改变，提高了工程实用性，其适应范围更加广泛。
附图说明
17.图1是本实用新型的蒙皮行波板与调速控制电机连接示意图；
18.图2是第一底座和第二底座连接结构的俯视图；
19.图3是第一底座和第二底座连接结构的立体图；
20.图4是第二底座的安装结构图；
21.图5是图4的局部放大图；
22.图6是蒙皮行波板变形的形状示意图；
23.其中，1-蒙皮行波板1，2-调速电机控制器，3-第一底座，4-第二底座，5-第一凹槽，6-第二凹槽，7-第三凹槽，8-第四凹槽，9-轴承座，10-调速电机，11-曲轴，12-曲轴连杆，13-贴片，14-带孔长板。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。
25.一种壁面行波运动减阻装置，如图1至图5所示，包括蒙皮行波板1、调速电机控制器2、第一底座3、第二底座4和行波运动主体。
26.所述第一底座3与第二底座4水平连接在一起。所述蒙皮行波板1密闭安装在第一底座3及第二底座4顶部，该蒙皮行波板1使用橡胶表皮作为柔性层。在第二底座4内依次设有向上开口的第一凹槽5、第二凹槽6、第三凹槽7和第四凹槽8，所述第一凹槽5侧壁上设有螺孔并通过螺栓将第一底座3与第二底座4密封安装在一起，所述第二凹槽6用于安装轴承座，所述第三凹槽7用于安装行波运动主体，所述第四凹槽8用于安装调速电机10。所述行波运动主体包括轴承座9、调速电机10、曲轴11、曲轴连杆12、贴片13与带孔长板14，所述曲轴11水平安装在第三凹槽7中，该曲轴11的一端安装在第二凹槽6内的轴承座9内，该曲轴11的另一端与第四凹槽8内的调速电机10的电机轴相连接。所述带孔长板14平行设置在曲轴11上端且两端固装在第三凹槽7侧壁上，带孔长板14上均布只有与曲轴连杆相连接的小孔。所述曲轴连杆12为多个，每个曲轴连杆12下端通过轴承与曲轴11安装在一起，通过轴承连接
方式，可以减小曲轴连杆12与曲轴11的摩擦力；每个曲轴连杆12上端穿过带孔长板14上端的小孔并与贴片13安装在一起，所述贴片13与蒙皮行波板1的柔性层粘结在一起并带动柔性层运动，多个曲轴连杆12均布安装在曲轴11和带孔长板14之间。行波运动主体由调速电机10控制，曲轴11在调速电机11驱动下转动，并通过曲轴连杆12使得贴片13带动柔性层进行周期性运动。
27.在本实施例中，在曲轴11的一个行波运动周期设置四个曲轴位移控制点，共十个周期长度，曲轴部分偏离主轴1mm，使得变形幅值为1mm。
28.在本实用新型中，行波运动根据曲轴高度以及控制点的不同，可改变其行波波浪周期的波形，从而实现不同形状的行波波浪控制功能。
29.本实用新型能够产生行波运动并进行行波波浪控制，从而获得减阻效果，其工作过程如下：
30.(1)连接安装好行波运动减阻装置，并保证其密封性；
31.(2)接通电源，调节调速电机控制器2转速，使得调速电机10运转；
32.(3)调速电机10通过电机轴带动曲轴11转动；
33.(4)曲轴11偏心1mm使得曲轴11转动时曲轴连杆12进行幅值1mm的运动，由于一个周期为60mm，其中每隔15mm存在一个偏心轴；
34.(5)由于曲轴连杆12与贴片13连接，在带孔长板14的孔的约束下，曲轴连杆12带动贴片13进行上下运动，一个周期中多个(本实施例为四个)贴片符合正弦函数一个周期的π/2、π、3π/2、2πd的幅值运动状态；
35.(6)贴片13带动柔性层进行上下运动，使得柔性层表现为三角函数行波运动，如图6所示，实现不同形状的行波波浪控制功能。
36.需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.一种壁面行波运动减阻装置，其特征在于：包括蒙皮行波板、调速电机、调速电机控制器、第一底座、第二底座和行波运动主体；所述第一底座与第二底座水平连接在一起，所述蒙皮行波板密闭安装在第一底座及第二底座顶部，所述行波运动主体包括曲轴、曲轴连杆、贴片与带孔长板，所述曲轴水平安装在第二底座内，该曲轴一端与调速电机相连接，该调速电机与调速电机控制器连接，该曲轴另一端安装在轴承座内，所述带孔长板平行安装在曲轴上端，所述曲轴连杆为多个并均布安装在曲轴和带孔长板之间，每个曲轴连杆下端与曲轴安装在一起，每个曲轴连杆上端穿过带孔长板并与贴片安装在一起，所述贴片与蒙皮行波板粘结在一起，所述行波运动主体由调速电机驱动蒙皮行波板进行周期性行波运动。2.根据权利要求1所述的壁面行波运动减阻装置，其特征在于：所述蒙皮行波板使用橡胶表皮作为柔性层。3.根据权利要求1或2所述的壁面行波运动减阻装置，其特征在于：所述第二底座的结构为：所述第二底座内依次设有向上开口的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述第一凹槽用于与第一底座相连接，所述第二凹槽用于安装轴承座，所述第三凹槽用于安装行波运动主体，所述第四凹槽用于安装调速电机和调速电机控制器。4.根据权利要求3所述的壁面行波运动减阻装置，其特征在于：所述带孔长板两端固装在第三凹槽侧壁上。5.根据权利要求3所述的壁面行波运动减阻装置，其特征在于：所述第一底座与第二底座的安装结构为：所述第一凹槽侧壁上设有螺孔并通过螺栓将第一底座与第二底座密封安装在一起。6.根据权利要求1或2所述的壁面行波运动减阻装置，其特征在于：在曲轴上设置四个曲轴位移控制点作为一个行波运动周期，曲轴部分偏离主轴部分1mm，使得变形幅值为1mm。

技术总结
本实用新型涉及一种壁面行波运动减阻装置，其技术特点是：包括蒙皮行波板、调速控制电机、第一底座、第二底座和行波运动主体；蒙皮行波板密闭安装在第一底座及第二底座顶部，行波运动主体包括曲轴、曲轴连杆、贴片与带孔长板，曲轴水平安装在第二底座内，该曲轴一端与调速控制电机相连接，该曲轴另一端安装在轴承座内，带孔长板平行安装在曲轴上端，曲轴连杆为多个并均布安装在曲轴和带孔长板之间，贴片与蒙皮行波板粘结在一起，行波运动主体由调速控制电机控制蒙皮行波板进行周期性行波运动。本实用新型设计合理，实现了主动控制蒙皮减阻功能，具有更高的流速适用范围以及更好的减阻率，提高了工程实用性，其适应范围更加广泛。其适应范围更加广泛。其适应范围更加广泛。


技术研发人员：唐俊 李佳勇
受保护的技术使用者：苏州静声泰科技有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/4/18