NL1029708C2 - Turbulentiefolie. - Google Patents

Description

» «

TURBULENTIEFOLIE

De uitvinding betreft een laag voor het verminderen van luchtweerstand van een zich voortbewegend object. Bij zich voortbewegende objecten, zoals bijvoorbeeld een voertuig, is het gewenst om de luchtwrijving te 5 minimaliseren, aangezien hiermee een optimaal rendement verkregen kan worden met betrekking tot de voortbeweging van het voertuig. Het rendement van het bewegend object, zoals een voertuig, wordt in grote mate beïnvloed door de luchtweerstand. De luchtweerstand is afhankelijk van de 10 snelheid en het aangestroomde oppervlak. Verder is bij de luchtweerstand de zogenaamde CW-waarde van belang. De CW-waarde is een kental dat gerelateerd is aan de vormgeving van het object en hoe de lucht langs dit object stroomt.

Ook de toestand waarin de lucht langs het object 15 stroomt is van belang voor de luchtweerstand. Als de lucht in een laminaire toestand langs het object stroomt, zal de weerstand minder zijn dan wanneer de lucht turbulent langs het object stroomt. Bij elk voortbewegend object doet het geval zich voor, waarbij de lucht laminair aan komt stromen, 20 en ergens op het oppervlak van het object in een turbulente toestand overgaat. Naar mate het overgangspunt van laminair naar turbulent verder naar achter ligt, zal de luchtweerstand lager zijn.

Het is nu een doel van de uitvinding een laag te 25 verschaffen, die op een voortbewegend object aangebracht kan worden, en waarmee de luchtweerstand verminderd kan worden.

Dit doel wordt bereikt met een laag, die een patroon van in een eerste richting oplopende vlakjes omvat en tussen 1029708_ * m 2 de vlakjes in een tweede richting onder een hoek met de eerste richting verlopende kanalen.

De oplopende vlakjes zorgen ervoor dat de lucht geleid wordt tot aan het einde van het oplopende vlakje en 5 bij de overgang naar het volgende oplopende vlakje in een kanaal terecht komt waar de lucht op microschaal turbulent wordt. Door de oplopende vlakjes ontstaat er dan in de kanalen op microschaal een laminaire stroming. Deze laminaire stroming zorgt ervoor dat het eventueel beginnen van 10 turbulentie in de hoofdstroom over het object gedempt wordt, waardoor het overgangspunt tussen laminaire stroming en turbulente stroming in stromingsrichting verder verplaatst kan worden. Door de schuin verlopende kanalen worden deze gebiedjes met turbulente stroming gelijkmatig verdeeld over 15 het oppervlak, waardoor een gelijkmatig dempend effect ontstaat.

In een voorkeursuitvoeringsvorm maken de eerste en tweede richting een hoek van tussen 30° en 60°, bij voorkeur 45°. In een andere uitvoeringsvorm omvat elk vlakje tenminste 20 één in de eerste richting verlopende groef. Bij aanstroming zal een deel van de lucht door deze groef heenlopen en bij uitmonding in één van de kanalen tussen de vlakjes ervoor zorgen dat de turbulente stroming in deze kanalen weggeblazen wordt, waardoor er een stroming van deze turbulente lucht 25 opgewekt wordt, die eveneens bijdraagt aan de dempende werking en aldus het overgangspunt tussen laminaire stroming en turbulente stroming in de hoofdstroom verder naar achter verplaatst, gezien in de richting van de stroming.

Bij voorkeur ligt de breedte van tenminste één groef 30 in het gebied van 0,1-1 mm.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de laag volgens de uitvinding is het quotiënt van de steekafstand in de eerste richting tussen aangrenzende vlakjes en de gewenste 1029708 • · 3 kruissnelheid van het object in hoofdzaak 20-65 kHz. Door de afwisselende verspringingen tussen de verschillende oplopende vlakjes ontstaan trillingen in de lucht, die eventueel een geluid kunnen veroorzaken. Het opwekken van deze trillingen 5 veroorzaakt eveneens luchtweerstand, hetgeen ongewenst is. Door nu de afstand tussen de vakjes zodanig af te stemmen op de gewenste kruissnelheid van het object is het mogelijk om de ontstane trillingen zodanig te kiezen, dat hierin een minimale hoeveelheid energie verloren gaat. Het is gebleken 10 dat bij een frequentie van om en nabij 20-65 kHz dit energieverbruik minimaal is.

In weer een andere uitvoeringsvorm van de laag volgens de uitvinding is de laag een folie. Bij voorkeur omvat de folie een PVC basislaag en een teflon toplaag. Door 15 het langs de teflon toplaag stromen van de lucht worden de langsstrijkende deeltjes in de lucht elektrostatisch. Het voordeel is dat deze elektrostatisch geladen luchtlaag een andere viscositeit heeft dan de daarboven liggende lucht, waardoor eventueel ontstaan van wrijving verminderd wordt.

20 Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.

Figuur 1 toont in perspectivisch aanzicht een uitvoeringsvorm van een laag volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont in dwarsdoorsnede-aanzicht de laag 25 volgens figuur 1.

Figuur 3 toont in bovenaanzicht de laag volgens figuur 1.

De laag 1 heeft een aantal afzonderlijke vlakken 2, die in de richting R oplopen. Tussen de vlakken 2 zijn 30 kanalen 3 voorzien.

De vlakken 2 zijn verder voorzien van groeven 4.

In figuur 2 is een dwarsdoorsnede-aanzicht getoond van de laag 1 volgens figuur 1. Wanneer een luchtstroom L in 1029708 * · 4 de richting R over de laag 1 gaat, zullen in de kanalen 3 wervelingen T ontstaan, die voor een dempende werking zorgen. Zo zal de luchtlaag L boven deze wervelingen T gedempt worden, zodra er tekenen van turbulentie optreden. Zo blijft 5 de luchtlaag L langere tijd laminair, waardoor de luchtweerstand van een object, waarop deze laag 1 is aangebracht, verminderd wordt.

In figuur 3 is het bovenaanzicht getoond van de laag 1 volgens figuur 1. Bij aanstroming van de laag 1 met lucht 10 in de richting R zullen, zoals getoond in figuur 2, in de kanalen 3 wervelingen ontstaan. Door de groeven 4, die in de vlakjes 2 zijn aangebracht ontstaat er een stroming S, die deze turbulentie over de kanalen 3 verdeelt. Hierdoor zal de dempende werking van de turbulente lucht in de kanalen 3 op 15 gelijkmatige wijze de langs de laag 1 stromende lucht dempen en aldus de overgang tussen laminaire lucht en turbulente lucht vertragen, waardoor een lagere luchtweerstand ontstaat. De steekafstand X tussen twee, in de richting R gezien, opeenvolgende vlakjes 2 wordt zo gekozen, dat he quotiënt van 20 de afstand X en de gewenste kruissnelheid van het object, waarop deze laag aangebracht wordt, in hoofdzaak gelijk is aan 20-65 kHz. Bij een dergelijke waarde is het energieverlies aan opwekking van luchttrillingen minimaal.

Wanneer de laag 1 volgens de uitvinding aangebracht 25 wordt op een voertuig, bijvoorbeeld een auto, dan kan de steekafstand van de vlakjes en de oriëntatie hiervan aangepast zijn aan de luchtstroming over het oppervlak van de auto. Zo kan een en ander verder geoptimaliseerd worden om een zo laag mogelijke luchtweerstand te verkrijgen. Hierdoor 30 wordt het vermogen van de motor beter benut en kan dit vermogen ofwel gebruikt worden om éen lager brandstofverbruik te krijgen ofwel een hogere topsnelheid.

1029708

Claims (7)

1. Laag voor het verminderen van luchtweerstand van een zich voortbewegend object, welke laag omvat: - een patroon van in een eerste richting oplopende vlakj es; en 5. tussen de vlakjes in een tweede richting onder een hoek met de eerste richting verlopende kanalen.

2. Laag volgens conclusie 1, waarbij de eerste en tweede richting een hoek maken van tussen 30° en 60°, bij voorkeur 45°.

3. Laag volgens conclusie 1 of 2, waarbij elk vlakje ten minste één in de eerste richting verlopende groef omvat.

4. Laag volgens conclusie 3, waarbij de breedte van de ten minste één groef in het gebied ligt van 0,1 - 1 mm.

5. Laag volgens één van de voorgaande conclusies, 15 waarbij het quotiënt van de steekafstand in de eerste richting tussen aangrenzende vlakjes en de gewenste kruissnelheid van het object in hoofdzaak 20-65 kHz is.

6. Laag volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de laag een folie is.

7. Laag volgens conclusie 6, waarbij de folie een PVC basislaag heeft en een teflon toplaag. 029708