[发明专利]一种基于组合仿生抗冲蚀输料管

权利要求书

1.一种基于组合仿生抗冲蚀混凝土泵车输料管，其特征在于输料管包括输料管本体与输料管两侧的连接头，所述输料管本体与所述输料管两侧的连接头为一体结构，所述输料管内壁设计有仿生结构，即借鉴沙漠蜥蜴体表进化、优化出避免“耕犁”和“切削”作用的凹坑结构,所述凹坑结构在管道内排布成具有良好均匀特性的叶序排列形式。

根据微切削理论：

式中

V为材料体积冲蚀率,

M为固体颗粒的质量,

U为固体粒子的速度,

P为固体粒子与材料表面弹性流动压力,

f为材料表面的摩擦系数,

α为固体粒子冲蚀材料表面的入射角。

液/固二相流冲蚀管壁表面，其冲蚀率与固体颗粒的冲蚀速度U和固体粒子冲蚀材料表面的入射角α有关,而凹坑结构会改变固体粒子的运动状态，将固体粒子的线性运动改变为旋转运动，其速度可分解为圆周速度Ut与向心速度Ur，即U＝Ut+Ur，此时固体粒子冲蚀管壁表面的速度为Ut，减小了固体粒子的冲蚀速度,并且凹坑结构也会减小固体粒子冲蚀材料表面的入射角α，从而改变固体粒子与管壁表面的碰撞形式，减少了颗粒对管壁的冲击能量。

叶序排布的三位数学模型为：

式中

r，z为叶序点在三维数学模型中的坐标,

R₀为叶序所在植物茎上的半径,

n为植物叶序点的序数,

α为相邻两叶序点之间的螺旋角。

式[2]中的α＝2πτ²是一个黄金角，根据黄金角度排布得到的叶序体系具有良好的均匀性，从而使管壁表面受固体粒子冲蚀时受力均匀。

其中由斐波那契数列{1，1，2，3，5，8，13，21，…，F_k，F_k+1，…}相邻两数之比可得：

2.根据权利要求1，所述输料管两侧连接头内径尺寸与所述输料管本体内径尺寸相同,所述输料管两侧接头外径尺寸为所述输料管本体外径尺寸的1.2倍。

3.根据权利要求1，所述输料管内壁设有仿沙漠蜥蜴凹坑结构，所述凹坑结构为圆弧凹坑，所述圆弧凹坑直径凹坑直径D＝5mm，所述圆弧凹坑深度R＝2.5mm。

4.根据权利要求1，所述输料管内壁凹坑结构布置具有良好均匀特性植物叶子的螺旋排布的特点，所述螺旋排布的发散角为黄金角α＝2πτ²≈137.508°，其中所述螺旋排布密度取决于叶序系数h与R₀，其中h＝1mm，R₀与输料管半径相同。