本實用新型涉及一種熱水鉆噴嘴，特別涉及一種新型的仿生極地熱水鉆噴嘴。

背景技術(shù)：

當前，極地和大洋分別以其全球冷源和廣袤性，在全球氣候系統(tǒng)中扮演著極其重要的角色。冰架是連接大洋和極地冰蓋的紐帶，對兩個系統(tǒng)均有重要的影響。冰架-海洋相互作用研究成為全球變化研究的熱點問題。熱水鉆探技術(shù)是研究冰架-海洋相互作用的前提和基礎(chǔ)，熱水鉆噴嘴能夠?qū)崿F(xiàn)高壓熱水的噴射，是鉆進系統(tǒng)的核心組件，也是整個鉆進系統(tǒng)的關(guān)鍵，是極地熱水鉆探技術(shù)中重要模塊之一。

非光滑表面這一形態(tài)特征普遍存在于自然界生物當中，動植物在經(jīng)過優(yōu)勝劣汰的漫長進化過程之后，為了適應生存環(huán)境和延續(xù)生命而逐步形成的。仿生非光滑表面減阻法是基于仿生學原理，通過改變物體表面的形態(tài)特征，以期改變流體在附壁區(qū)流動過程中的運動學與動力學的特性，降低湍動能的損耗，從而達到降低流體阻力的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了達到在極地熱水鉆探中降低流體阻力，從而保證極地熱水鉆探順利進行并提高效率，而提供的一種新型的仿生極地熱水鉆噴嘴。

本實用新型提供的新型的仿生極地熱水鉆噴嘴是在噴嘴進口和出口之間的內(nèi)流道中設有數(shù)級變徑，噴嘴內(nèi)流道的表面均勻開設有數(shù)道環(huán)槽。

環(huán)槽尺寸為切深2mm，寬度1mm，間距2.5mm，均勻分布在內(nèi)流道表面。

本實用新型的工作原理：

本實用新型的主要理論依據(jù)為目前眾多學者所公認的仿生非光滑表面減阻的機理“第二渦群”理論，該理論認為由于反向旋轉(zhuǎn)的流向渦和環(huán)槽頂部之間的相互作用生成了小的二次渦，它的出現(xiàn)削弱了與低速帶條相關(guān)聯(lián)的流向渦的作用，使得低速流體能夠保留于環(huán)槽內(nèi)，正是由于環(huán)槽的存在制約了流向渦展向的運動，進而使得壁面猝發(fā)變?nèi)酰罱K致使壁面的摩阻力降低?；谇笆隼碚撛趪娮靸?nèi)流道的內(nèi)表面上加工數(shù)個類似鯊魚表皮盾鱗結(jié)構(gòu)的環(huán)槽，熱水經(jīng)噴嘴進口進入噴嘴內(nèi)部，流經(jīng)內(nèi)流道及其表面的環(huán)槽，由于環(huán)槽形成的渦墊效應達到減阻效果，途經(jīng)數(shù)個變徑區(qū)增壓，最后通過噴嘴出口高壓高速流出。

本實用新型的有益效果：

結(jié)構(gòu)設計簡單、減阻效果優(yōu)良、能有效改善噴嘴內(nèi)部流體特性、提高熱水鉆噴嘴工作效率，從而極大地提高熱水鉆的融冰效率和鉆進速度，在我國的極地考察和極地研究領(lǐng)域具有很高的應用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)斷面示意圖。

1、進口 2、出口 3、內(nèi)流道 4、環(huán)槽。

具體實施方式

請參閱圖1所示：

本實用新型提供的新型的仿生極地熱水鉆噴嘴是在噴嘴進口1和出口2之間的內(nèi)流道3中設有數(shù)級變徑，噴嘴內(nèi)流道3的表面均勻開設有數(shù)道環(huán)槽4。

環(huán)槽4尺寸為切深2mm，寬度1mm，間距2.5mm，均勻分布在內(nèi)流道表面。

本實用新型的工作原理：

本實用新型的主要理論依據(jù)為目前眾多學者所公認的仿生非光滑表面減阻的機理“第二渦群”理論，該理論認為由于反向旋轉(zhuǎn)的流向渦和環(huán)槽4頂部之間的相互作用生成了小的二次渦，它的出現(xiàn)削弱了與低速帶條相關(guān)聯(lián)的流向渦的作用，使得低速流體能夠保留于環(huán)槽4內(nèi)，正是由于環(huán)槽4的存在制約了流向渦展向的運動，進而使得壁面猝發(fā)變?nèi)?，最終致使壁面的摩阻力降低。基于前述理論在噴嘴內(nèi)流道3的內(nèi)表面上加工數(shù)個類似鯊魚表皮盾鱗結(jié)構(gòu)的環(huán)槽4，熱水經(jīng)噴嘴進口1進入噴嘴內(nèi)部，流經(jīng)內(nèi)流道3及其表面的環(huán)槽4，由于環(huán)槽4形成的渦墊效應達到減阻效果，途經(jīng)數(shù)個變徑區(qū)增壓，最后通過噴嘴出口2高壓高速流出。