Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO2006098649 - METHOD FOR PRODUCING A FLOW WHICH FORMS TORNADO-TYPE JETS INCORPORATED INTO A STREAM AND A SURFACE FOR CARRYING OUT SAID METHOD

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ RU ]

Способ формирования течения, образующего встроенные в поток смерчеобразные струи, и поверхность для его осуществления

Область техники

Изобретение относится к гидроаэромеханике и теплофизике и касается способа и устройства, образующего встроенные в поток смерчеобразные струи с целью управления пограничными слоями, формируемыми при относительном движении поверхностей различных тел или каналов и сплошной среды (газы, жидкости, их двухфазные или многокомпонентные смеси).

Предшествующий уровень техники

Наиболее близким к предлагаемым способу и устройству является техническое решение по патенту RU 2020304, 30.09.1994г., предлагающее поверхности обтекания или тепломассообменные поверхности, являющиеся границей раздела между находящимися в относительном движении сплошной средой (газы, жидкости, их двухфазные или многокомпонентные смеси) и твердой стенкой, исходно плоской, цилиндрической, конической или любого другого профиля, что позволяет интенсифицировать процессы переноса тепла, массы и др. между пограничными или пристенными слоями течения и основным потоком за счет формирования динамических вихревых структур при нанесении на обтекаемую поверхность трехмерного вогнутого или выпуклого рельефа. Диапазоны размеров, характеризующих этот рельеф, связаны с аэрогидродинамическими характеристиками, описывающими процессе в пограничных и пристенных слоях течения. Поверхность обтекания по предлагаемому решению содержит распределенные по ее площади трехмерные вогнутые или выпуклые элементы рельефа с закругленными участками перехода, сопрягающими эти участки с исходно гладкой поверхностью; при этом любое сечение элементов рельефа, параллельное плоскости, в которой лежат ближайшие три их вершины, имеет форму плавной замкнутой линии. Недостатком этого известного патента является его направленность, в основном, на решение задач теплообмена, отсутствие оптимальных решений для задач кипения, снижения кавитационного разрушения поверхностей, отложения примесей на поверхности, снижения аэрогидродинамического сопротивления и сопротивления между трущимися поверхностями в парах трения и др., а также отсутствие соотношений между радиусами кривизны поверхностей, имеющих в углублении - кривизну разного знака.

Раскрытие изобретения

В основу предлагаемого изобретения положена задача создания способа и устройства для формирования течений газов, жидкостей, их двухфазных или многокомпонентных смесей, образующих встроенные в их потоки смерчеобразные струи.

Техническими результатами реализации изобретения являются:

- снижение аэрогидродинамического сопротивления поверхностей энергообменных каналов, содержащих указанные выше криволинейные участки, обтекаемые потоками сплошной среды и тел, с обтекаемыми поверхностями таких же форм, движущихся в воздухе, в акваториях и по суше, скорость которых достаточна для самоорганизации вторичных смерчеобразных струй;

- интенсификация тепломассообмена между потоками теплоносителей и энергообменными поверхностями, содержащими предлагаемые в изобретении криволинейные участки, на которых формируются смерчеобразные струи, существенно ускоряющие обменные процессы между потоком среды и поверхностью при отстающем от меры интенсификации уровне гидравлических потерь;

- повышение критических тепловых нагрузок в жидких теплоносителях за счет придания энергообменным поверхностям указанных выше форм и создания на них условий для самоорганизации вторичных смерчеобразных струй, изменяющих кинетику массообмена в процессе фазового превращения в жидких энергоносителях;

- предотвращение кавитационного разрушения поверхностей, обтекаемых потоками жидкости, за счет придания им форм, содержащих криволинейные участки и создания условий для формирования на этих поверхностях вторичных смерчеобразных струй, предотвращающих рост паро-газовых образований (пузырей) на таких поверхностях и эвакуирующих зародыши таких образований за пределы обтекаемой поверхности;

- снижение адсорбции загрязнений, посторонних примесей и нарастания отложений из рабочей движущейся среды на энергообменные поверхности указанных выше форм за счет выноса в основной поток примесей с этих поверхностей, например, в виде золы, или веществ, претерпевающих фазовые превращения, включая продукты неполного сгорания топлива, солевые отложения, другие адсорбирующиеся вещества, в том числе, лед и снег;

- снижение трения между трущимися твердыми поверхностями, например, в парах трения за счет придания этим поверхностям форм, содержащих криволинейные участки, формирующие смерчеобразные струи, выполняющие роль своеобразных вихревых подшипников.

Столь широкий спектр воздействий на основные и благоприятные для инженерной практики характеристики аэродинамических, массообменных, трибо и тепловых процессов является результатом экспериментальных и теоретических исследований, приведших к обнаружению нового класса потоков вязких сплошных сред и разработке описанных ниже способа и устройств для формирования этого класса потоков, представляющих собой течения со встроенными в него смерчеобразными струями.

По предлагаемому способу обтекаемой поверхности придают форму, состоящую из чередующихся криволинейных участков и расположенных между ними участков исходно гладкой поверхности, причем одна часть криволинейной поверхности углублений, внешняя по отношению к их геометрическому центру, имеет выпуклую форму и характеризуется радиусом кривизны R(+) а другая или внутренняя часть криволинейной поверхности, расположенная вокруг их геометрического центра имеет вогнутую форму и характеризуется радиусом кривизны R(-), при этом отношение этих радиусов находится в диапазоне 10"6<R(+) / R(-) <1 ; на поверхность такой формы либо направляют поток рабочей сплошной среды, либо придают телу, имеющему поверхность обтекания указанной формы, движение в газах, жидкостях или в их смесях, что обеспечивает на этих поверхностях самоорганизацию вторичных смерчеобразных струй, встроенных в формируемое течение.

Экспериментально доказано, что самоорганизация смерчеобразных струй возникает при относительном движении вязкой сплошной среды и граничной поверхности за счет форм рельефа, порождающих на границах раздела "поверхность-движущаяся среда" силы, направленные от поверхности в поток, в том числе:

- силы торможения, вызывающие в вогнутой части углубления возвратное течение, развивающееся от передних по потоку скатов углубления, против направления основного потока и сшивающееся на скатах, встречающих поток, со скоростью основного течения UL; такая сшивка порождает внутри углублений циркуляцию среды с азимутальной скоростью υφ, при этом иф = KUOO., где к < 1, т.к. в пограничном слое течения скорость потока ниже, чем в его ядре;

- массовые силы инерции, направленные на выпуклых скатах углубления по радиусу кривизны к их поверхности, формируют в движущейся по этим скатам среде двумерное поле скоростей, содержащее радиальную и азимутальную, по отношению к углублению, компоненты скорости; причем движение среды по криволинейным скатам приводит к самоорганизации трехмерного вихревого пограничного слоя, состоящего из вихрей Гёртлера или

их ансамблей, придающих течению на скатах углублений высокую динамичность; дальнейшее формирование смерчеобразного потока происходит на вогнутых скатах углублений также под действием массовых сил инерции, направленных от поверхности к центру кривизны по ее радиусам. В этих зонах рельефа силы инерции придают формируемым в углублениях закрученным струям продольную компоненту скорости, дополнительную радиальную сходимость, увеличивают закрутку, т.е. азимутальную скорость среды, по мере уменьшения радиуса струи и обеспечивают эпюру давлений, необходимую для переноса массы среды, всасываемой в смерчеобразную струю из углублений в основное течение;

- силы типа сил Магнуса, обеспечивающие подъем вторичной вихревой структуры, обладающей циркуляцией, из углубления в натекающее течение и вытягивающих один из торцев этого вихря в основной поток, завершая формирование течения со встроенными в его поток вторичными смерчеобразными струями.

Величины перечисленных выше сил и направления их действия на структуру формируемого течения управляются задаваемыми формами углублений, полностью их расположения по отношению к площади исходно гладкой поверхности и режимами движения потока среды относительно поверхностей с углублениями, например, в процессе обтекания углубления, рельеф которого характеризуется радиусами кривизны R(+) и R(-), на поток, движущийся относительно его выпуклых скатов, действуют массовые силы инерции, прижимающие течение к поверхности, сообщая потоку большую или меньшую, в зависимости от выбранных радиусов кривизны, радиальную сходимость к центру углубления, формируя между криволинейной поверхностью и потоком пограничный слой, состоящий из поверхностных вихрей типа вихрей Гёртлера или их ансамблей, причем такой пограничный слой сопровождает формируемое течение и на вогнутой части углубления. Такой трехмерный пограничный слой придает формируемой в углублении закрученной струе динамичность относительно криволинейной поверхности и стабилизирует ее истечение в основной поток, выстраивая обтекатель из этих вихрей, образованный структурой закрученного потока, и выбранной формой криволинейной поверхности углубления.

Поставленный технический результат достигается за счет объединения изложенных экспериментальных факторов и теоретических обоснований в способе формирования течения со встроенными в него смерчеобразными струями, связывающими пограничный слой течения с его ядром и обеспечивающими отсос пограничного слоя с граничной поверхности в основной поток, характеризующимся тем, что на обтекаемой поверхности выполняют рельеф, представляющий собой участки исходного гладкой поверхности, чередующиеся с участками поверхности криволинейной формы в виде углублений, причем часть криволинейной поверхности углубления, которая сопрягается с исходно гладкой поверхностью, имеет выпуклую форму с радиусом кривизны R(+), а остальная часть поверхности углубления имеет вогнутую форму с радиусом кривизны R(_)s при этом выпуклая и вогнутая части сопрягаются в точке, в которой имеют общую касательную, а отношение радиусов кривизны находится в интервале 10"6<R(+) / R(-) <1 , обеспечивают взаимодействие потока и поверхности, создают за счет выбранного рельефа поле сил, состоящее из сил торможения, массовых сил инерции и сил типа сил Магнуса, воздействующих на поток и создающих истекающую из углубления смерчеобразную закрученную струю, отсасывают с помощью этой струи пограничный слой из углубления и на части поверхности вокруг него, переносят отсосанную массу в основной поток и стабилизуют закрученное течение.

Поставленный технический результат достигается также за счет того, что поверхность, обтекаемая сплошной средой, характеризуется криволинейным рельефом в виде отдельных углублений двойной кривизны, каждое из которых состоит из вогнутой части поверхности углубления, включая поверхность в виде сегмента сферы с радиусом кривизны R(-), или поверхность эллиптической формы с радиусами кривизны Rmin(-) и RmaX(-), сопрягаемых с исходно гладкой поверхностью выпуклыми криволинейными скатами тороидальной формы, имеющими радиус кривизны R(+), и/или поверхностей гиперболической или эллиптической форм, имеющих в местах сопряжения с исходно гладкой поверхностью и поверхностью вогнутой формы рельефа радиусы кривизны Rmin(+) и Rmax(+)> отношения которых к радиусам кривизны вогнутой части углубления находятся в интервалах:

10< R^) / R(-) <1 и 10 б< Rmax(+)/R(-) <1,

при этом вогнутая часть выполнена гладкой или с обтекателем, а отношение глубины углубления Н к его диаметру D находится в интервале:

0,02 < H/D < 0,5

при плотности их расположения f на обтекаемой поверхности, находящейся в интервале:

ОД < f < 0,8

Технический результат достигается также за счет устройства на обтекаемых криволинейных поверхностях "обтекателей" в виде тел вращения, проекции которых на плоскость, содержащую нормаль к центру вогнутых

поверхностей и центральный меридиан в каждом углублений определяются соотношением:

ri2hi = const,

где Tj - радиус обтекателя, a h; - его высота, принимающие значения в диапазонах:

10"5 < r R(-) < 1 и 10"5 < rj/R(-) < 1 ,

при этом радиус углубления rsp вогнутой сферической части криволинейной поверхности, имеющей радиус кривизны R(-), определяется соотношением:

rsp = (2hspR(.) - hsp~)0'5,

где hsp - глубина вогнутых частей рельефа,

а радиус кривизны выпуклой части углубления связан с его размерами соотношением:

~ ( ^г с - Г sp )/2 + ( Vh с - h sp /

+) 2(hc - hsp)

где rc - радиус углубления,

hc - глубина углубления.

Обтекатель может быть выполнен также в виде, по меньшей мере, одного вторичного углубления, размещаемого на вогнутых частях рельефа, порождая внутри первичных углублений третичную смерчеобразную струю, выполняющую роль обтекателя. Кроме того, обтекатель может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного набора углублений различных диаметров, размещаемых на вогнутой части первичного углубления рельефа по способу одно в другом.

Краткое описание чертежей изобретения

На фиг.1 представлен фрагмент поверхности обтекания, реализующей предложенный способ и содержащий одно углубление.

На фиг.2 - поверхность обтекания с обтекателем в виде двойного углубления.

На фиг.З - поверхность обтекания с обтекателем в виде углублений.

На фиг.4 - поверхность обтекания с обтекателем в виде множества мелких углублений на его поверхности.

На фиг.5 - схема линий тока среды, вовлеченной в формирование вторичной закрученной структуры в углублении при низких скоростях.

На фиг.6 - тот же процесс, визуализированный фотосъемкой.

На фиг.7 - визуализация процесса сжатия вихря в углублении и всасывания в него среды из пристенного слоя течения.

На фиг.8 - визуализация процесса обтекания рельефа трехмерных углублений.

На фиг.9 - результат измерения толщины пограничного слоя на поверхности с углублением. 1 - гладкая поверхность, 2 - поверхность с углублением, максимум на кривой соответствует координатам зоны истечения смерчеобразной струи из углубления.

На фиг.10 - экспериментально измеренная эпюра давления на поверхности углубления. Пониженное давление на периферии соответствует всасыванию среды из пограничного слоя основного потока в углубление, а зона повышенного давления (купол) определяет давление в торце самоорганизующейся смерчеобразной струи, обеспечивающее истечение всосанной вторичным смерчеобразным вихрем массы среды в основной поток; эта зона расположения максимума давления в углублении совпадает с зоной расположения максимума толщины пограничного слоя над углублением на фиг.9 и с размещением обтекателя на фиг.П.

На фиг.П - визуализация процесса обтекания углубления, демонстрирующая образование гертлеровских вихрей в виде "косичек", указанных стрелками, и обтекатель, выстраиваемый структурой вторичного закрученного течения, формируемого в углублении выбранной формы натекающим потоком.

Варианты осуществления изобретения

На обтекаемую поверхность (фиг.1) нанесен криволинейный рельеф в виде отдельных углублений 1 двойной кривизны, каждое из которых состоит из вогнутой части 2 внутренней поверхности, включая поверхность сферической формы с радиусом кривизны R(-), или поверхность эллиптической формы с радиусами кривизны Rmin(-) и Rmax(-), сопрягаемых с исходно гладкой поверхностью 3 выпуклыми криволинейными скатами 4 тороидальной поверхности с радиусом кривизны R(+) и/или поверхностей гиперболической или эллиптической форм, имеющих в местах сопряжения с исходно гладкой поверхностью и поверхностью вогнутой формы радиусы кривизны Rmin(+) и Rmax(+)- Вогнутая форма определяет структуру самоорганизующейся смерчеобразной струи, закрутка которой концентрирует внутри этого вихря всасываемые мелкомасштабные вихри, завихренность и вихри типа вихрей Гётлера (фиг.П), образуя обтекатель в виде тела вращения. Вогнутая часть поверхности углубления может быть снабжена обтекателем 5, имеющим форму тела вращения, проекции которого на плоскость, содержащую нормаль к вогнутой поверхности и ее центральный меридиан, определяются соотношением: 2ί = const, где г; - радиус обтекателя, hj - его высота, принимающие значения в диапазонах: 10"5 < r/R(_) < 1 и 10"5 < hi/R(-) < 1, или на вогнутой части рельефа создают углубление (фиг.2 и 3), в котором формируется третичная смерчеобразная струя, встроенная во внутрь вторичной смерчеобразной струи, формируемой при обтекании рельефа, причем третичная смерчеобразная струя выполняет роль обтекателя.

Радиус углубления rsp вогнутой сферической части криволинейной поверхности с радиусом кривизны R(-) определяется из соотношения:

rsp = V2 R(-) - Предлагаемый способ управления пограничным слоем потоков газов, жидкостей и их двухфазных смесей осуществляется путем воздействия на поток формами рельефа граничной поверхности, создаваемыми в виде совокупности чередующихся и сопряженных между собой участков исходно гладкой и специально создаваемой криволинейной поверхности. Обтекание таких участков вызывает возникновение дополнительных сил, отсутствующих при обтекании исходно гладкой поверхности, приводящих к формированию на криволинейных участках, имеющих форму, представленную на фиг.1, вторичных вихревых структур или струй, локализованных в углублениях.

Предлагаемая форма рельефа граничной поверхности (фиг.1) названа нами рельефом двойной кривизны, этот термин подразумевает создание на обтекаемой поверхности криволинейных участков, характеризуемых, в общем случае, двумя размерами гс и hc, имеющими либо центральную осевую симметрию, либо вытянутую вдоль потока или поперек него эллипсность. В случае эллипсности к характеристикам добавляется третий размер, таким образом, каждое углубление является трехразмерным участком граничной поверхности, причем его центральная вогнутая часть 2 сопрягается с окружающими углубление участками исходно гладкой граничной поверхности 3 выпуклыми криволинейными скатами 4.

В процессе обтекания такого рельефа пристенные зоны течения и его пограничный слой упруго тормозятся на передних по потоку скатах 4 углубления, в результате чего в углублении возникает вторичное течение, движущееся по его дну против направления основного потока. На задних по потоку скатах это возвратное течение сшивается с потоком, движущимся в основном направлении и порождающим процесс торможения потока в углублении. В результате сшивки возникает вторичная закрученная структура,

локализованная в углублении, и при низких скоростях течения, соответствующих режимам потоков, характеризуемых числами Рейнольдса,

V

где dc - поперечный размер - диаметр углубления, представляет собой, практически, симметричную структуру, визуализированную на фиг.6. По мере увеличения скорости основного течения структура в углублении теряет симметричность и превращается в вихревой валик, опертый своими торцами на левый и правый по потоку скаты углубления (фиг.7). Внутри такой вторичной структуры в связи с циркуляцией среды в ней падает давление по сравнению с давлением в обтекающем потоке, что приводит к сжатию вихревой структуры в углублении и возникновению подъемной силы, типа силы Магнуса, пытающейся оторвать вихрь от поверхности углубления и вытягивающей один из торцев вихря, менее связанный с криволинейной поверхностью, чем другой, в основное течение. Форма предлагаемых рельефов обуславливает изменение структуры пограничного слоя на граничной поверхности, формируя на криволинейных скатах углублений под торцами приповерхностные вихри типа вихрей Гертлера или их ансамблей силы инерции; эти силы направлены, как известно, по радиусам кривизны к ее центру и воздействуют на поток так, что на выпуклых скатах с радиусом кривизны R(+) эти силы прижимают течение к обтекаемой выпуклой поверхности, а на вогнутой части рельефа способствуют изгнанию вторичного потока из углубления. Учитывая, что эти силы пропорциональны ускорению на поверхности с кривизной R(+) или R(-) (фиг.5) а ~ U2/R, они оказывают существенное влияние на формирование вторичной закрученной структуры в углублении при относительно высоких значениях скорости потока и при фиксированном значении радиуса кривизны R(+) или R(-). Учитывая неустойчивость течения, порождающего вихревую структуру и течение в самой вихревой структуре, подъемная сила типа силы Магнуса, как указывалось выше, отрывает один из торцев вихря наименее связанный с поверхностью, и вытягивает его в основной поток, превращая течение в поток со встроенными смерчеобразными струями.

На вторичное течение в углублении как указано выше и опосредованно через него на вихревую структуру в углублении воздействуют силы типа сил Магнуса, возникновение которых обусловлено циркуляцией во вторичной вихревой структуре и закругленным течением внутри нее переносящей среду с поверхности углубления и с прилегающих к нему участков исходно гладкой поверхности и переносом этой всосанной массы от одного из боковых скатов лунки к другому, поперек основного течения. Четкая граница вихревой

структуры наблюдаемой на фиг.7, и вихревая структура, визуализированная в углублении (см. фиг.7 и фиг.11) указывает на центростремительную (радиально сходящуюся) структуру закрученного потока. Циркуляция в таком потоке имеет ось, расположенную либо поперек, либо под небольшим углом к основному течению, что приводит, как указано выше, к возникновению силы типа силы Магнуса, направленной от поверхности в поток и вызывающей подъем закрученной струи из углубления, и поворот ее оси внутри углубления на угол ~ 45° по отношению к основному течению. Увеличение скорости основного потока вызывает интенсификацию циркуляции во вторичном вихре, т.к. в зоне сшивки вторичного вихревого течения и основного потока азимутальная скорость вторичного вихря в углублении υφ по направлению и величине совпадает со скоростью Uoo основного течения, равной в этой зоне (0.3-0.4) UL. (фиг.5).

Изложенный механизм подтверждается схемой и фотографиями визуализации процесса эволюции вторичного вихря, приводимыми на фиг.5, 6, 7 и 8. Эти схемы и фотографии подтверждают факт увеличения взаимодействия между вихрем и натекающим основным потоком по мере повышения значения Uoo, поднимающим и вытягивающим вихрь из углубления. Эффект всасывания среды из пограничного слоя в углублении и вокруг него подтвержден также измерениями распределения давления на поверхности углубления, в процессе его обтекания средой, приводимыми на фиг.10. Эксперимент проводился в циркуляционном контуре с дистиллированной водой в качестве рабочей жидкости. Из рассмотрения фиг.10, зафиксировавшей поле давлений в углублении в процессе его обтекания, следует, что вокруг углубления располагается зона пониженного давления по сравнению с давлением в основном потоке. Зона пониженного давления вокруг углубления возникает в той его части, где имеются выпуклые криволинейные участки, а повышенное давление возникает в центральной части углубления, где криволинейная поверхность имеет вогнутую форму, а силы инерции направлены из углубления в основной поток, формируя сходящуюся закрученную центростремительную струю. Этот же эффект иллюстрируется фотографией на фиг.8, зафиксировавшей процесс обтекания жидкостью-водой граничной поверхности с рельефом двойной кривизны. Эффект пониженного давления на периферии углубления, а также формирование пограничного слоя из трехмерных поверхностных вихрей типа вихрей Гертлера зафиксированы на фотографии фиг.11, где легко видеть конический обтекатель, выстраиваемый вторичным течением из всасываемых в углубление поверхностных вихрей и стабилизирующий процесс истечения смерчеобразной струи из углубления.

Таким образом, изложенные свойства и характеристики самоорганизующейся смерчеобразной струи возникают за счет воздействия на поток, обтекающий углубления двойной кривизны, задаваемых форм этих углублений и обтекателя на вогнутой поверхности углубления (фиг.11).

Влияние на технический результат оказывают также кривизна и длина криволинейных скатов углублений, отношение кривизн R(+) и R() которых находится в интервале 10"6 < R(+) R(-) < 1, а длина криволинейного участка определяется расстоянием между точкой сопряжения выпуклой части криволинейной поверхности углубления и точкой сопряжения этой же выпуклой части с вогнутой частью поверхности углубления, лежащей на общей касательной к этим криволинейным поверхностям (фиг.1).

Плавность обтекаемых трехмерных элементов рельефа по предлагаемому изобретению обуславливает также повышенную коррозионную стойкость обтекаемой поверхности при использовании сплошных сред, обычно влекущих процессы коррозии. Особенности массопереноса за счет возникающих крупномасштабных вихревых структур снижают в соответствии с данными экспериментов вероятность возникновения электрохимических процессов на формованной поверхности, предлагаемой в изобретении.

Технический результат изобретения достигается в диапазоне указанных соотношений, полученный экспериментальным путем.

Промышленная применимость

Изобретение может быть применено в различных энергообменных, в том числе, и тепло и массообменных системах, а также везде, где требуется интенсифицировать по сравнению с гладкой поверхностью тепломассообмен при ограниченном неопережающем меру интенсификации росте гидравлического сопротивления, уменьшить кавитационный износ поверхностей гидротурбин, гидравлических насосов, винтов судовых движителей и других аппаратов, или снизить по сравнению с аналогичными гладкими поверхностями аэрогидродинамическое сопротивление обтекаемых каналов или тел, движущихся в сплошной среде. В частности, изобретение находит применение в различных видах транспорта, в том числе в самолетах, автомобилях, скоростных железнодорожных поездах, морских и речных судах, в газотурбинных агрегатах с охлаждаемыми лопатками в энергетике и авиации, в ядерно-энергетических сборках, парогенераторах, теплообменниках различного назначения, рекуператорах и других энергообменных аппаратах и устройствах, в бытовой технике, в том числе в кондиционерах, вентиляторах, отопительных приборах, в кухонных принадлежностях таких, как чайники, кастрюли, сковороды и др., в различных видах спортивного инвентаря, включая спортивные автомобили, мотоциклы, велосипеды, спортивные костюмы для мотоспорта, велоспорта, плавания, бега и т.д., в медицинских приборах для искусственного кровоснабжения, очистки крови от вредных примесей, в аппаратах искусственного дыхания и т.д., другими словами, во всех видах поточных технологий, в которых технологическая эффективность обусловлена использованием движения газов, жидкостей или их двухфазных смесей.

Применение предлагаемых способа и форм поверхности обтекания приводит к существенному увеличению критических тепловых потоков в широких диапазонах давления, массовой скорости теплоносителя и относительного паросодержания в нем, уменьшению аэрогидродинамического сопротивления, увеличению коэффициента теплообмена и теплопередачи, интенсификации массообмена и снижению кавитационного разрушения поверхности лопастей винтов судовых движителей, гидравлических турбин, насосов и других гидравлических машин, уменьшению отложений вредных примесей на поверхности, в том числе, при реализации химических процессов, транспортировке сточных вод и фекальных стоков, различных биохимических процессов, связанных с движением газообразных или жидкостных реагентов, а также при создании аппаратов и протезов для систем кровообращения.

Например, сдвижка кризиса теплоотдачи в сторону больших тепловых нагрузок обусловлена образованием при обтекании потоком формованной нагреваемой поверхности крупномасштабных самоорганизующихся смерчеобразных структур, с помощью которых осуществляется эвакуация с окружающей вогнутость или выпуклость части поверхности паровых пузырей и вынос их из пристенного слоя в ядро потока. Этому также благоприятствует трехмерность и плавность элементов рельефа, способствующая смене направлений ориентации и закрутки вихревых структур.

В качестве другого примера следует указать, что формы рельефа, предлагаемые на фиг.1 - фиг.4, позволяют уменьшить напряжение трения на таких формованных поверхностях за счет возникновения описанных выше сил, направленных от поверхности и уменьшающих уровень трения потока о поверхность. Об этом свидетельствуют приводимые на фиг.9 результаты измерения толщин пограничного слоя, указывающие на меньшую толщину этого слоя на поверхности, окружающей углубление, и его всасывание в смерчеобразную струю, формируемую в углублении (максимум на кривой), т.к. известно, что при фиксированной скорости натекающего потока скорость роста напряжений трения уменьшается.