[发明专利]一种用于整流的物体表面结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于整流的物体表面结构及其制备方法，物体表面结构包括呈平滑流线形的基础面，所述基础面上布局有紧密相邻的球凸，所述球凸为固定式球凸或者可转动式球凸；所述固定式球凸指的是基础面上的球凸不可以移动或者转动；所述转动式球凸指的是在基础面上布局有紧密相邻的球坑，球坑内置放有圆球，圆球大于二分之一的球体位于球坑内部，小于二分之一的球体露于球坑外部，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。该表面结构可以显著减少相对运动物体与其内外部环境流体之间的相互作用力，达到提高效率、降低能耗、降低噪音、减少共振、提高可控程度的目的；该表面结构设计巧妙、易于加工、取材容易、便于推广。

技术领域

本发明涉及整流技术领域，具体涉及一种用于整流的物体表面结构及其制备方法。

背景技术

为了减少外部环境流体(气流、水流等)对相对运动物体的阻力、相互摩擦力，目前所采用的方法是把物体表面尽可能做成光滑，且尽可能成流线形。为了减少高速运动物体的激波，目前采用的方法是把物体表面做成流线形状、乘波体形状等。但是，这些方法所达到的效果依然有限，特别是当物体的相对运动速度很大时，流体对物体的阻力特别彰显，激波尤为突出，能耗较大，比如，时速300km/h的高铁90％以上的动力均用于对抗空气阻力。

同样，物体的内表面也存在着对内部流体的阻力问题，目前减少该阻力所使用的方法也是采用光滑面，但效果也非常有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于整流的物体表面结构及其制备方法，其解决了物体与外部环境的流体产生相对运动时，相互阻力较大、容易产生较大摩擦热、激波、共振、噪音的缺陷。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于整流的物体表面结构，包括呈平滑流线形的基础面，所述基础面上布局有紧密相邻的球凸。

进一步改进在于，所述基础面为物体的外表面或者内表面。

进一步改进在于，所述基础面上布局有紧密相邻的球坑，所述球坑内置放有圆球，所述圆球大于二分之一的球体位于球坑内部，小于二分之一的球体露于球坑外部形成球凸，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。

进一步改进在于，所述球坑在基础面上呈矩阵式布局或者梅花式布局；

所述基础面上所有球坑的半径R_坑相同，球坑的坑深D相同且大于球坑的半径R_坑，球坑向外的开口半径R_开口相同且小于球坑的半径R_坑，球坑内的圆球的半径R_球相同且小于球坑的半径R_坑、大于球坑向外的开口半径R_开口，圆球露于球坑外部的球体高度H相同。

进一步改进在于，所述球坑在基础面上呈互补式布局，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑之间的交界处再补充一个球坑；

所述基础面上所有补充球坑的半径r_坑相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑半径R_坑，补充球坑的坑深d相同且大于补充球坑的半径r_坑，补充球坑向外的开口半径r_开口相同且小于补充球坑的半径r_坑；补充球坑内的圆球的半径r_球相同且小于补充球坑的半径r_坑、大于补充球坑向外的开口半径r_开口，补充球坑内的圆球露于球坑外部的球体高度h相同。

进一步改进在于，所述球坑的内壁以及圆球的表面均为光滑面，且/或：球坑与圆球之间涂有润滑物质或进行悬浮处理，以使圆球在球坑内以任意方向自由转动时的阻力最小化。

进一步改进在于，所述球凸固定于物体的基础面而不发生移动或者转动。