一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116001972A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211731019.4B23K26/06(2014.01)(22)申请日2022.12.30B23K26/362(2014.01)(71)申请人中国人民解放军空军工程大学地址710051陕西省西安市长乐东路甲字1号空军工程大学(72)发明人陈同王崴瞿珏党思娜刘海平李杰王庆力邱昂(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师李鹏威(51)Int.Cl.B63B1/36(2006.01)B64C1/00(2006.01)B23K26/0622(2014.01)B23K26/082(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构及制备方法(57)摘要一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构及制备方法，该方法搭建飞秒激光加工光路，利用空间光调制器对飞秒激光光束进行整形，可以实现金属材料表面倾斜弯曲微结构大面积加工，获得带有一定曲率和深度的微结构。在金属材料表面加工带有一定曲率和深度的减阻微结构，从外形和尺寸上更加逼近鲨鱼的盾鳞结构，实现了金属材料表面仿生盾鳞结构的制备，该仿生盾鳞减阻结构不但实现了盾鳞结构之间的沟槽减阻，而且还仿真了盾鳞结构的攻角减阻，可以进一步提高表面减阻性能。CN116001972ACN116001972A权利要求书1/1页1.一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，包括减阻材料基体(2)，所述减阻材料基体(2)沿长度方向和宽度方向均阵列有减阻微结构(1)；所述减阻微结构(1)的前侧面为背流面(5)，后侧面为迎流面(4)，所述迎流面(4)和流体流动方向相对，所述背流面(5)和迎流面(4)均为弧面；所述背流面(5)和迎流面(4)的上端一体连接，所述背流面(5)的底部和减阻材料基体(2)一体连接，所述迎流面(4)的底部和减阻材料基体(2)一体连接；所述迎流面(4)在流体流动方向截面的弧线为迎流线，所述背流面(5)在流体流动方向截面的弧线为背流线；同一流体流动方向截面上，迎流线的弧度大于背流线的弧度；所述减阻材料基体(2)和减阻微结构(1)均为金属材质。2.根据权利要求1所述的一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，相邻的减阻微结构(1)之间为流体槽(3)，流体槽(3)的长度方向平行于流体流动方向。3.根据权利要求2所述的一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，所述流体槽(3)的宽度为100‑150μm，所述流体槽(3)的高度为400‑500μm。4.根据权利要求1所述的一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，所述迎流面(4)和减阻材料基体(2)接触处，迎流面(4)的切面垂直于减阻材料基体(2)的表面。5.根据权利要求1所述的一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，所述背流面(5)和减阻材料基体(2)接触处，背流面(5)的切面垂直于减阻材料基体(2)的表面。6.根据权利要求1所述的一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，所述减阻微结构(1)的高度为400‑500μm，厚度为150‑200μm，宽度为200‑250μm。7.根据权利要求1所述的一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构，其特征在于，所述沿流体流动的方向，相邻减阻微结构(1)之间的距离为100‑150μm。8.一种权利要求1所述的仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构的制备方法，其特征在于，通过飞秒激光加工金属样品(10)，制备出减阻材料基体(2)及在减阻材料基体(2)上的减阻微结构。9.根据权利要求8所述的一种仿仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构的制备方法，其特征在于，所述制备过程包括以下步骤：步骤1，搭建飞秒激光光路，将金属样品(10)固定设置在移动载物台(11)上；所述飞秒激光光路包括飞秒激光器(6)，飞秒激光器(6)发出的激光通过空间光调制器(8)发送至扫描振镜(9)中；步骤2，通过电脑控制扫描振镜(9)，移动激光光斑加工金属样品(10)，获得减阻材料基体(2)及设置在减阻材料基体(2)上的减阻微结构。10.根据权利要求9所述的一种仿仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光器(6)和空间光调制器(8)之间设置有反射镜(7)；所述空间光调制器(8)和扫描振镜(9)之间设置有反射镜(7)。2CN116001972A说明书1/4页一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构及制备方法技术领域[0001]本发明属于仿生减阻技术领域，涉及一种仿生鲨鱼盾鳞的减阻结构及制备方法。背景技术[0002]减少飞行器、轮船等表面的摩擦阻力是其节能降耗、增加航时和航程的重要突破口，已被美国NASA列为未来突破航空航海技术瓶颈的难点之一。研究发现鲨鱼体表覆盖着一层独特的盾鳞，这种结构能够优化鲨鱼体表流体边界层的流体结构，抑制和延