【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下减阻结构，尤其涉及一种具有水下减阻功能的等径回转体及其仿叶脉复合微结构。
技术介绍
1、物体在水下受到的阻力高出空气阻力1000倍。因此，降低航行体的行驶阻力可以提高运输效率，降低能源消耗。现有技术中主要根据仿生学理论通过设计沟槽类非光滑表面，改变流体流动时边界层结构，从而实现减阻，这种减阻方法以其加工相对容易、对水污染小等优点成为现阶段实际应用中最常使用的减阻方法，从而得到广泛研究。
2、其中，圆杆状结构是水下助推器、水下小型探测机器人探测杆、水下微型机器人支架的主要组成部分。因此，通过减少圆杆状结构的表面阻力也可以节省资源，提高水下航行体的工作效率。然而，流体在圆杆状结构上的流动特性与平面上的流动特性有所区别，现有技术中对于非光滑沟槽圆管与圆杆的研究比较少，尤其是应用于圆杆状结构表面的仿生微沟槽减阻结构。这是因为沟槽结构一部分是直槽，但这种结构使减阻率有一定的上限，另外一部分仿生减阻非平面沟槽结构相对复杂，加工难度较大，对应用推广形成限制。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种具有水下减阻功能的等径回转体及其仿叶脉复合微结构。
2、本专利技术提出的一种用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，用于设置在等径回转基体的外表面上，其特征在于，包括：多个第一主槽体，多个第一主槽体沿等径回转体的轴向延伸；每个第一主槽体的第一侧均设有多个与第一主槽体连通的第一支槽，每个第一主槽体的第二侧均设有多个与第一主槽体连通的第二支槽，
3、优选地，还包括多个沿等径回转基体的轴向延伸的第二主槽体，多个第二主槽体和多个第一主槽体沿周向间隔交错布置，每个第二主槽体均连接在相邻的两个第一主槽体的第一支槽和第二支槽之间。
4、优选地，多个第一主槽体和多个第二主槽体沿周向等间隔交错布置。
5、优选地，第一主槽体和第二主槽体结构相同，第一支槽和第二支槽的结构相同。
6、优选地，将任意相邻的第一主槽体和第二主槽体之间的距离为s，s＝1mm。
7、优选地，第一主槽体、第二主槽体、第一支槽和第二支槽均为v型沟槽。
8、优选地，第一主槽体的槽宽d均为0.1mm～0.6mm，槽宽比λ为0.5～1.0；其中，λ＝d/d，d表示第一支槽的槽宽。
9、优选地，d＝100μm，λ＝d/d＝0.5，d＝50μm。
10、优选地，每个第一主槽体连接的第一支槽均沿该第一主槽体的延伸方向等间隔分布，每个第一主槽体连接的第二支槽均沿该第一主槽体的延伸方向等间隔分布。
11、优选地，每个第一支槽与对应的第二支槽均连接至第一主槽体的同一位置。
12、优选地，每个第一支槽与第一主槽体之间的夹角与对应的第二支槽与第一主槽体之间的夹角相同。
13、优选地，每个第一支槽与对应的第一主槽体之间的夹角α均30°～60°。
14、优选地，α＝40°。
15、优选地，每个第一主槽体对应的任意相邻的两个第一支槽之间的距离l为0.6mm～1.8mm。
16、优选地，l＝1.0mm。
17、本专利技术还提出了一种具有水下减阻功能的等径回转体，包括：等径回转基体和如上述任意一项所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，仿叶脉复合微结构设置在等径回转基体的外表面上。
18、本专利技术中，所提出的具有水下减阻功能的等径回转体及其仿叶脉复合微结构，通过第一主槽体、第一支槽和第二支槽对等径回转基体的外表面进行仿生减阻，并通过各个第一主槽体的第一支槽和第二支槽的连通形成横向正弦波浪沟槽以进行非光滑表面减阻。本专利技术将仿生结构与非光滑表面减阻进行结合得到的仿叶脉复合微结构，能够有效进行减阻。
19、而且，通过实验可以发现，相较于光滑的等径回转基体的外表面，由于仿生减阻与非光滑的等径回转基体的表面减阻结合得到的拓扑形的仿叶脉复合微结构的存在，流经本专利技术中的等径回转体表面的水流会在仿叶脉复合微结构的表面出现明显的高速带条，这使得仿叶脉复合微结构表面的近壁面速度略高于光滑的等径回转基体的表面，具有仿叶脉复合微结构的等径回转体的表面的液体流动速度高于光滑的等径回转基体的表面的液体流动速度。
20、此外，在第一主槽体和第二主槽体结构相同，第一支槽和第二支槽的结构相同，且第一主槽体、第二主槽体、第一支槽和第二支槽均为v型沟槽时，发现v型沟槽的低速流动区域的速度接近于0，对于等径回转体在特定尺寸的v型沟槽中的低速流动区域刚好充满液体，这可以看作是流动时的粘性表层，这使等径回转体的表面与液体之间的接触形式由固-液接触转变为液-液接触，从而减小表面与液体之间的摩擦阻力，起到减阻的效果。
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1.一种用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，用于设置在等径回转基体的外表面上，其特征在于，包括：多个第一主槽体，多个第一主槽体沿等径回转体的轴向延伸；每个第一主槽体的第一侧均设有多个与第一主槽体连通的第一支槽，每个第一主槽体的第二侧均设有多个与第一主槽体连通的第二支槽，每个第一主槽体的第一支槽和第二支槽的朝向均相同，且每个第一主槽体的第一支槽与相邻的一个第一主槽体的多个第二支槽一一对应地连通，每个第二主槽体的第二支槽与相邻的另一个第一主槽体的第一支槽一一对应地连通。
2.根据权利要求1所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，还包括多个沿等径回转基体的轴向延伸的第二主槽体，多个第二主槽体和多个第一主槽体沿周向间隔交错布置，每个第二主槽体均连接在相邻的两个第一主槽体的第一支槽和第二支槽之间；
3.根据权利要求2所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，第一主槽体、第二主槽体、第一支槽和第二支槽均为V型沟槽。
4.根据权利要求3所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，第一主槽体的槽宽D均为0.1mm～0.6mm，槽宽比λ为0.
5.根据权利要求2所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，每个第一主槽体连接的第一支槽均沿该第一主槽体的延伸方向等间隔分布，每个第一主槽体连接的第二支槽均沿该第一主槽体的延伸方向等间隔分布。
6.根据权利要求5所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，每个第一支槽与对应的第二支槽均连接至第一主槽体的同一位置。
7.根据权利要求5所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，每个第一支槽与第一主槽体之间的夹角与对应的第二支槽与第一主槽体之间的夹角相同。
8.根据权利要求7所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，每个第一支槽与对应的第一主槽体之间的夹角α均30°～60°；
9.根据权利要求7所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，每个第一主槽体对应的任意相邻的两个第一支槽之间的距离L为0.6mm～1.8mm；
10.一种具有水下减阻功能的等径回转体，其特征在于，包括：等径回转基体和如权利要求1-9中任意一项所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，仿叶脉复合微结构设置在等径回转基体的外表面上。
...【技术特征摘要】
1.一种用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，用于设置在等径回转基体的外表面上，其特征在于，包括：多个第一主槽体，多个第一主槽体沿等径回转体的轴向延伸；每个第一主槽体的第一侧均设有多个与第一主槽体连通的第一支槽，每个第一主槽体的第二侧均设有多个与第一主槽体连通的第二支槽，每个第一主槽体的第一支槽和第二支槽的朝向均相同，且每个第一主槽体的第一支槽与相邻的一个第一主槽体的多个第二支槽一一对应地连通，每个第二主槽体的第二支槽与相邻的另一个第一主槽体的第一支槽一一对应地连通。
2.根据权利要求1所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，还包括多个沿等径回转基体的轴向延伸的第二主槽体，多个第二主槽体和多个第一主槽体沿周向间隔交错布置，每个第二主槽体均连接在相邻的两个第一主槽体的第一支槽和第二支槽之间；
3.根据权利要求2所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，第一主槽体、第二主槽体、第一支槽和第二支槽均为v型沟槽。
4.根据权利要求3所述的用于水下减阻的仿叶脉复合微结构，其特征在于，第一主槽体的槽宽d均为0.1mm～0.6mm，槽宽比λ为0.5～1.0；其中，λ＝d/d，d表示...
【专利技术属性】
技术研发人员：王妍，王永华，史德晶，弯艳玲，李磊，杨珅，薛婧泽，许金凯，于化东，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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