航行体壁面减阻方法

涉及水下航行体表面减阻。

背景技术：

1、水下航行体是建设现代化海洋强国的重要装备，航行器在水下航行时克服阻力所消耗的能源占能源总消耗量的大部分，因此减少航行体水下航行阻力是目前亟须解决的一个关键问题。目前最新的减阻机理如高分子湍流减阻，需要主动控制的能源投入，该部分能源的投入难以与减阻所节省的能源相抵消，并不能达到节省能源的效果，甚至会产生负面的影响，且高分子材料难以长期保持在物体表面，不断替换高分子材料所需的成本也是巨大的。利用传统涂层实现减阻的技术易受损，减阻效果低于20％。现有仿生减阻技术的效果也会随生物附着和涂层破坏逐渐减弱。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的，现有的高分子湍流减阻机理能源的投入难以与减阻所节省的能源相抵消，并不能达到节省能源的效果，且不断替换高分子材料所需的成本也过于巨大的技术问题，本发明提供的技术方案为：

2、航行体壁面减阻系统，所述系统包括：

3、用于在航行体壁面形成铁磁流体液膜的铁磁流体；

4、用于限制所述铁磁流体和所述航行体壁面间相对位置的电磁体；

5、用于回收所述铁磁流体的管道和泵体。

6、进一步，提供一个优选实施方式，所述铁磁流体为纳米量级的磁性固体颗粒。

7、进一步，提供一个优选实施方式，所述电磁体包括吸附磁体和回收磁体，所述吸附磁体用于在所述铁磁流体在航行体壁面形成铁磁流体液膜时，限制所述铁磁流体和所述航行体壁面间相对位置，所述回收磁体用于在回收所述铁磁流体时，将所述铁磁流体收缩至所述管道附近。

8、进一步，提供一个优选实施方式，所述电磁体设置在所述航行体壁面的内壁上。

9、进一步，提供一个优选实施方式，所述管道的出口和入口分别设置在所述航行体壁面用于设置铁磁流体液膜的区域的相对的两端。

10、进一步，提供一个优选实施方式，所述泵体串联在所述管道靠近入口的一端，在回收所述铁磁流体时启动，将收缩至所述管道附近的铁磁流体压向管道内部。

11、进一步，提供一个优选实施方式，所述管道的出口靠近航行体前端，所述管道的入口靠近航行器的后端。

12、基于同一发明构思，本发明还提供了航行体壁面减阻方法，所述方法是基于所述的系统实现的，包括：

13、步骤1：在接收到减阻信号时，发送释放磁流体和开启电磁体的信号；

14、步骤2：在接收到停止信号时，发送回收磁流体和关闭电磁体的信号。

15、基于同一发明构思，本发明还提供了计算机储存介质，用于储存计算机程序，当所述计算机程序被计算机读取时，所述计算机执行所述的方法。

16、基于同一发明构思，本发明还提供了计算机，包括处理器和储存介质，当所述处理器读取所述储存介质中储存的计算机程序时，所述计算机执行所述的方法。

17、与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：

18、本发明提供的航行体壁面减阻方法，通过在航行体表面包裹铁磁流体液膜产生滑移，显著降低航行体阻力，减阻效果高于35％，甚至在平板模型中可达到减阻约80％的效果。

19、本发明提供的航行体壁面减阻方法，通过设计航行体内部磁铁的排布方式，设计合适的磁场，使铁磁流体能够均匀地吸附于航行体表面形成液膜。

20、本发明提供的航行体壁面减阻方法，设计了一套能够实现对铁磁流体释放与回收的系统，实现铁磁流体的循环利用。

21、本发明提供的航行体壁面减阻方法，通过对铁磁流体改性，配置出具有需要参数性能的铁磁流体，以达到最佳减阻效果。

22、本发明提供的航行体壁面减阻方法，相比于现有仿生减阻技术，铁磁流体易回收，可循环使用，且具有自修复功能，解决了现有减阻技术使用周期短、易受损和成本高等问题。

23、本发明提供的航行体壁面减阻方法，相比于传统涂层减阻技术，不需要对航行体本身进行任何改动，适配性强，主动控制能耗低。

24、本发明提供的航行体壁面减阻方法，可以应用于水下航行体的表面减阻工作中，如水下船舶、潜艇等。此外，还可以应用于桥梁建筑、管道运输以及医疗等多种场景领域。

技术特征：

1.航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述铁磁流体为纳米量级的磁性固体颗粒。

3.根据权利要求2所述的航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述电磁体包括吸附磁体和回收磁体，所述吸附磁体用于在所述铁磁流体在航行体壁面形成铁磁流体液膜时，限制所述铁磁流体和所述航行体壁面间相对位置，所述回收磁体用于在回收所述铁磁流体时，将所述铁磁流体收缩至所述管道附近。

4.根据权利要求3所述的航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述电磁体设置在所述航行体壁面的内壁上。

5.根据权利要求4所述的航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述管道的出口和入口分别设置在所述航行体壁面用于设置铁磁流体液膜的区域的相对的两端。

6.根据权利要求5所述的航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述泵体串联在所述管道靠近入口的一端，在回收所述铁磁流体时启动，将收缩至所述管道附近的铁磁流体压向管道内部。

7.根据权利要求6所述的航行体壁面减阻系统，其特征在于，所述管道的出口靠近航行体前端，所述管道的入口靠近航行器的后端。

8.航行体壁面减阻方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1所述的系统实现的，包括：

9.计算机储存介质，用于储存计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被计算机读取时，所述计算机执行权利要求8所述的方法。

10.计算机，包括处理器和储存介质，其特征在于，当所述处理器读取所述储存介质中储存的计算机程序时，所述计算机执行权利要求8所述的方法。

技术总结航行体壁面减阻方法，为解决现有技术中存在的，现有的高分子湍流减阻机理能源的投入难以与减阻所节省的能源相抵消，并不能达到节省能源的效果，且不断替换高分子材料所需的成本也过于巨大的技术问题，本发明提供的技术方案为：航行体壁面减阻系统，所述系统包括：用于在航行体壁面形成铁磁流体液膜的铁磁流体；用于限制所述铁磁流体和所述航行体壁面间相对位置的电磁体；用于回收所述铁磁流体的管道和泵体。基于所述的系统实现的方法包括步骤1：在接收到减阻信号时，发送释放磁流体和开启电磁体的信号；步骤2：在接收到停止信号时，发送回收磁流体和关闭电磁体的信号。可以应用于水下航行体的表面减阻工作中。技术研发人员：张红娜,解洪佳,韦春云,刘梓萱,李小斌受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18