[实用新型]涡流发生器及使用其的飞机、装置、陆地车辆、风力涡轮机和涡流发生器阵列

说明书

技术领域

本说明涉及用于在流体流动期间使流体混合的涡流发生器。 

背景技术

在工业中存在对用于简单、可靠和有效地混合流体的改进的涡流发生器的持续的兴趣。这样的装置可在多种应用中有用。此外，从效率的角度出发，将会期望通过减小由于边界层现象引起的寄生损失而提高例如飞机机翼或风力涡轮机叶片的多种部件的效率。因此，可以理解的是，提供使流体流动所沿表面邻近的流体的混合增强的新颖、高效的涡流发生器设计将会是有利的。 

虽然已知多种涡流发生器设计用于激励和最小化由边界层与经过的总体流体流动的相互作用所引起的扰动，但是仍然存在进一步改进的需要，特别是关于在高速飞机的机翼和尾部表面可遇到的高速气流或跨音速气流。超过现有装置的性能的提高将会允许逐步减小阻力，因此随着时间的推移而提高效率，并提供显著的燃料节省。 

实用新型内容

已开发出一种新颖的涡流发生器设计，在一个实施例中，通过利用一个或更多附加的涡旋进一步激励初始形成的涡旋而增强涡旋的发展。在一个实施例中，可通过各涡流发生器产生两个或更多涡旋。在一个实施例中，可通过各涡流发生器产生三个或更多涡旋。在一个实施例中，可布置具有选定尺寸和形状的涡流发生器的阵列，以共同提供协作的涡旋。在任一方式中，从一个表面向外发展的逐渐变小的涡旋可用以激励在靠近流体流过的表面的位置初始发展的较大的涡旋。在一个方面，第一涡旋可用于使第二涡旋从向外的位置朝向邻近表面的向内的位置转动，从而混合并激励边界层。 

不加限制，这里提供了多种实例。例如，在一个实施例中，涡流 发生器可设置成产生两个涡旋。在一个实施例中，涡流发生器可设置成产生三个涡旋。在多种应用中，这样的涡流发生器可应用于多种流体，无论是空气还是水，或者应用于多种被处理的流体，无论本质上是气态还是液态。 

一般地，为了使不利的空气动力学效应或流体动力学效应最小化，并且为了提高经过表面的流体流动效率，可将一个或更多涡流发生器用作边界层控制结构。一般地，可在任何给定的应用中在选定的装置上使用多个涡流发生器。这样的涡流发生器可选自一种或多种类型的涡流发生器，无论是利用单个涡流发生器产生两个涡旋还是利用单个涡流发生器产生三个或更多涡旋。一般地，这样的涡流发生器通过使边界层与涡流发生器伸入其中的总体流体流动流混合而激励边界层。更加一般地，在多个实施例中，涡流发生器可产生多个涡旋，其中较大的涡旋使同时产生的、邻近的且较小的涡旋朝向边界层旋转并由此进入边界层，且因此由于较小的涡旋与边界层混合而控制该边界层。 

最后，对于不同的流体流动应用，多种构造，特别是详细的涡流发生器的几何形状和数量及其放置位置，可由本领域及本说明书所针对的技术人员做出，而不背离其教导。 

第一方面，公开了一种用于使流体流过表面期间的流动分离衰减的涡流发生器，其特征在于包括：基部，其具有前端和从所述前端向外和向后延伸至外端的前缘，所述前缘包括（a）在所述基部上方高度H₁处的第一成角度不连续段，和（b）在所述基部上方高度H₂处的第二成角度不连续段，所述涡流发生器被构造成用于邻近所述表面在所述流体中产生至少两个涡旋V₁和V₂。 

第二方面，公开了一种飞机，所述飞机包括：多个用于使流体流过表面期间的流动分离衰减的涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器包括基部，所述基部具有前端和从所述前端向外和向后延伸至外端的前缘，所述前缘包括（a）在所述基部上方高度H₁处的第一成角度不连续段，和（b）在所述基部上方高度H₂处的第二成角度不连续段，所述涡流发生器被构造成用于邻近所述表面在所述流体中产生至少两个涡旋V₁和V₂。 

第三方面，公开了一种用于在液体上或通过液体行驶的装置，所 述装置具有与所述液体接触的表面，并且包括：多个用于使流体流过所述表面期间的流动分离衰减的涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器包括基部，所述基部具有前端和从所述前端向外和向后延伸至外端的前缘，所述前缘包括（a）在所述基部上方高度H₁处的第一成角度不连续段，和（b）在所述基部上方高度H₂处的第二成角度不连续段，所述涡流发生器被构造成用于邻近所述表面在所述流体中产生至少两个涡旋V₁和V₂。