일반기술

경계층 유체흐름 제어

본 발명은 유체-표면 계면(fluid-surface interface)에서의 경계층에서 유체흐름을 제어하는 것에 관한 것으로서, 특히난류(亂琉)(turbulent flow)를 제어하는 것에 관한 것이다.경계층(boundary layer)에서 유체흐름의 제어는 유체-표면 계면에서 마찰 또는 표면 저항(surface drag)을 감소시키거나 또는 증가시키는 효과를 가질 수 있다. 특히, 본 발명은 경계층에서 난류흐름의 제어에 관련된다.본 발명은 운송수단들, 특히 유체를 통과해 이동하는 자동차, 도로 운송수단들, 열차들, 비행기들, 수상선박, 배, 잠수선박, 호버크래프트, 풍선기구와 같은 유동성 운송수단(fluid craft)의 유체-표면 계면에서 특별히 적용되고; 또한 유체흐름과 부수적인 마찰 또는 표면저항이 관련되는, 공기, 오일 또는 다른 유체들을 반송하는 파이프들 또는 배관들에 관련된다.그러나, 바람발생 터빈 블레이드(wind turbine blades), 가스터빈 블레이드 또는 수영복와 같은, 유체-표면 계면을 가지는소정의 상황에도 적용될 수 있다.본 발명의 블레이드들은 자주식이어서, 서스펜션을 필요로 하는 LEBU장치의 제약으로부터 상당히 자유롭다.블레이드들이 표면마찰 또는 저항을 감소시키도록 구성되고, 또한 흐름정렬(flow aligned)이 되도록 구성되는 경우에,어떠한 장치의 저항도 극소화되게 된다. 상기 장치 두께는 낮은 저항을 제공하도록 충분히 얇다.흐름정렬된 수직 블레이드요소들을 사용할 때 표면마찰 또는 저항의 감소가 관측되었는데, 이는 근접 벽 구조물(nearwall structure)과 관련된 상승된(lifted) 세로방향 와류들의 붕괴를 포함하는 다수의 효과들로 인한 것이다. 또한 세로방향 와류들의 니어 필드(near field) 붕괴가 관측되었다. 또한, 벽/표면들로부터 블레이드요소들이, 헤어핀 또는 말편자형(horseshoe) 와류들의 머리(head)와 목부분(neck)과 상호작용하여, 와류들을 상쇄하고 또한 해산(unwinding)시켜 표면마찰 또는 저항을 감소시킨다. 또한, 블레이드요소들은, 경계층에서 스팬방향 교란 운동을 금지하는, 플레이트 효과(plateeffect)와 항적(wake)효과를 가져, 벽 수직 및 세로방향 와류성분을 저감시킨다.