图1示意性表示当物体在流体内移动或流体在该物体周围流动时，湍 流状态随着物体和流体的相对速度的提高而产生，并引起流体旋涡，其具 有较大速度和旋转方向，使得与物体表面接触的流体线具有相对物体的速 度，该速度比物体穿过流体的移动速度更大，但处于相反方向。这样使流 体与物体之间的摩擦力增加，并由此拉加了阻力，尤其是摩擦阻力。
另外这些旋涡移动离开物体，这样使沿所述物体表面流动的不稳定性 增加并导致分流，由此导致更明显的阻力。
图2表示物体1装有装置2，该装置可以控制和引导尤其是物体周围湍 流的旋涡的旋转方向。
在所示实例中，这些装置2由在浸入流体内的物体1的整个表面上延 伸并优选大体上垂直于流体流动延伸的凹槽构成。该凹槽2具有的形式被 设计成使得与物体1表面的至少一部分接触并达到该凹槽的流体线渗入所 述凹槽，并引导到一旋转方向，使得与装置下游物体接触的流体线相对于 物体1的速度在该物体的移动方向上，也就是与流体流动方向相反，旋涡 的旋转方向已经得到装置2的控制和引导。因而使流体与物体1之间的摩 擦力降低，并使阻力减小。根据本发明的包括凹槽2的装置使旋涡的旋转 方向可以反向，由此降低至少在凹槽2下游的一定距离上的摩擦阻力。
另外，这些旋涡的方向往往使流体流动与物体表面重新连接，由此延 迟了分流的瞬间并减小了阻力。
凹槽2相对于物体1的位置可以改变，尤其随着物体1的形状而变， 但该凹槽2优选位于物体上通常形成边界层湍流的上游位置。几个凹槽2 可以沿物体前后布置在物体上的不同位置。
对于列车、汽车或飞机来说，该凹槽2自身进行封闭，因为物体完全 浸入空气内。相反，对于船来说，凹槽2应该仅设置在船体得到浸没的部 分上。
对于装有浸没球形物的船，凹槽2又可以沿其整个圆周布置在该球形 物上。
在图3所示的变形中，物体1装有包括凹槽2的凸出部3。该凸出部可 以与物体为一体，或者由固定在物体1上的型材组成。
在图2中可以看到在球形物体1的前部上的区域5覆盖有似稳定流体 帽罩。
在横截面上看到，凹槽2的形状可以根据通过4-7中的实例示意性示 出的实施方式而改变。
在图4中示出的变形包括大体上对称并具有自由边缘2a，2b的凹槽， 所述自由边缘位于在流体中移动的物体的表面4的延伸部上。在该变形中， 凹槽延伸超过180°，其自由边缘2a，2b相互间隔的距离小于凹槽2的最大 宽度。
在图5所示的变形中，凹槽2大体上为U形。
在图6和7所示的变形中，凹槽2在其自由边缘2a，2b中的一个相对 于浸入流体内的物体的外封套偏移的意义上来说是非对称的，这样在一些 情况下便于流体在该凹槽中的流动。
在图4，6和7所示的变形中，凹槽2大体上为C形。
图8表示包括下表面6a的型材6，所述下表面可以装有由可拆开薄片 防护的自粘着层。该型材具有薄的锥形边缘6b，6c和其上形成凹槽2的厚 的中心部分。这一阻力减小装置的实施方式实用并易于实施，因为其不需 要修改与流体接触的物体表面的形状。实际上，有能力在型材6上切割与 物体周长或物体上应该装有阻力减小装置的部分相对应的长度，并随后将 该型材片段沿所需的大体上与流体流动正交的路径粘结在物体表面上以使 物体装有由凹槽2构成的所述阻力减小装置。
所述装置可以控制、加强以及使流体流动平稳，这样确保了更稳定的 速度和压力。
借助本发明装置获得的结果是在流体中移动的物体所承受的阻力明显 减小。该结果对于在流体内移动的所有运载工具非常重要，包括船、列车、 汽车、飞机等，因为阻力减小以及摩擦力的明显减小自动带来驱动所需能 量的减少，由此降低了燃料消耗或提高了车辆速度。
如图2所示，在流体中移动的物体上所具有的装置可以导致以帽罩的 形状在物体1前部形成稳定流体薄膜5，从而又减小了阻力。
图9表示装有本发明两个装置2的陆地车辆，这两个装置2前后布置 并间隔一定距离。两个装置之间沿车辆的距离优选小于在第一装置下游形 成边界层的距离。
对于固定结构、建筑物、风力涡轮机、离岸平台、桥、以及任何类型 的结构，根据本发明的装置使它们所受到的限制变小，并由此降低了它们 的疲劳和/或磨损。
作为实例，在图10和11中示出了从侧面和从上面观察并装有本发明 装置的桥。
桥的塔门P各自装有几个凹槽2，这些凹槽2具有图4-7所示的大体上 的“C”形状并沿塔门的一个或几个母线延伸。桥板T同样装有具有大体 上“C”形的一个或几个凹槽2。
这些大体上C形的凹槽2稳定和控制了在桥的塔门P和桥板T周围流 动的水或空气流，并起到了在给定的这些元件周围的水和/或空气流动速度 下使它们受到更低限制和力的作用。
在所有这些应用中，由于在浸入流体内的物体周围形成的旋涡的旋转 方向反向，因此阻力减小装置产生明显减小的摩擦阻力和总阻力，产生使 物体和流体流相对移动速度减小的效果。
为了说明根据本发明的装置的可行性和效率，对于浸入水中的物体进 行第一测试，该物体具有长21米、最大直径2.8米的前锥体21的形状(图 12)。在该图中，为了说明的需要，根据本发明的装置的尺寸相对于前锥体 的尺寸已经得到了放大。
在第一构造中(图13)，这种前锥体装有根据图8类型的阻力减小装置， 也就是装置2组合在紧固于前锥体外壁上的元件6内。该装置已经被布置 成与前锥体的尖成大约2.6米的距离，或者与前锥体的最大横截面成大约 4.4米的距离。图13以部分横截面表示装有该装置的前锥体。凹槽2的直 径在这种情况下为2.5cm量级。
对于湍流水流动，可以注意到，根据Spalart-Allmaras模型(spl)，目 前的装置在前锥体表面上产生略微增加的流体压力并相对于在缺少本发明 装置的相同前锥体周围的同一流动产生明显降低的摩擦阻力。所获得的数 字是：
  具有装置 不具有装置 差值 压力阻力系数 0.0080 0.0026 摩擦阻力系数 0.0371 0.0445 总阻力系数 0.0451 0.0471 -4.39％
对类似的前锥体采取相同的措施，其中根据本发明的装置已经嵌入表 面内，也就是机械加工或通过成形实现的嵌入(图14)。
在该实例中，装置被布置在与在前实例相同的前锥体的位置上，只是 凹槽2的直径被提高到5cm，并且凹槽具有图7所示类型的形状。所获得 的数据是：
  具有装置 不具有装置 差值 压力阻力系数 0.0063 0.0026 摩擦阻力系数 0.0378 0.0445 总阻力系数 0.0441 0.0471 -6.49％
在两种情况下，利用布置在前锥体顶部上或一体形成在前锥体表面内 的单个装置实现了总阻力明显降低大约4.4％-6.5％。
为了进一步提高这种阻力的减小，可以在前锥体表面上前后布置几个 装置。实际上任何给定的装置仅在其下游的一定距离上产生效果，使得沿 浸没物体表面的流动旋涡旋转方向反向的现象可以重复几次。
因而确保了在采用沿浸没物体前后布置的几个阻力减小装置时，作用 在浸入流动流体内的物体上的总阻力的减小的程度更大。
应该认识到凹槽2的尺寸、其形状及其相对于浸入在流体内的物体的 位置可以改变其阻力减小的效率。
还注意到在采用根据本发明的阻力减小装置时空穴现象的减少。
根据本发明的阻力减小装置同样有效地适用于减少流体在管中流动时 的水头损失和空穴。这一点可以证明在许多领域例如压力管、流体分布网、 发动机进气或排气歧管、管线等中是重要的。
图15以横截面图示意性表示采用被嵌入或机械加工在管路壁内的阻力 减小装置。
图16以横截面图示意性表示采用被连接在管路内壁上的阻力减小装 置。
图17表示在水中移动并具有阻力减小装置的浸没物体的一部分，示出 了通过该装置引起的水的再循环。
同样对于管路来说，只要流体流动变为湍流，所具有的阻力减小装置 的凹槽2就会使流体旋涡的旋转方向反向，由此使管路和与该管路的壁接 触的流体层的相对速度降低，这样又减少了通道中的水头损失以及空穴现 象。
同样对于管路来说，凹槽2可以沿管整个布置在与水头损失减少装置 产生效果相对应的距离上，以使减小管上的流体摩擦并提高安装容量的效 果倍增。
对于管路来说，凹槽2连接或嵌入在管的内壁内，并优选通过自身得 到封闭，也就是保持连续，因为流体与管的整个内表面区域接触。
还没有完成的更全面的测试显示，在物体1的表面上存在的凹槽2垂 直于物体1周围的流体流动延伸，并展开超过180°的角度，这样在所涉及 的区域上产生流体在物体1的周围双重再循环。可以看到第一再循环I位 于凹槽2的下游。该第一再循环的距离物体1一定距离的上层在物体周围 的总流体流动方向上流动，而第一再循环I的与物体1接触的下层在与上 述总流体流动方向相反的方向上出现，使得在该再循环区域中物体1与流 体之间的摩擦得到减小。还可以看到在凹槽2上的第二再循环II在凹槽内 形成通过自身封闭的流动。
在凹槽2具有其开口的区域上，两个再循环接触并因此必须具有相同 的旋转方向，这样就强加上了在凹槽2中发生的并与第二循环的旋转方向 相反的第二再循环II的旋转方向。
为了降低这两个再循环相交的区域上的湍流，在凹槽2的下游边缘形 成隆起部A。对该隆起部A的形状进行加工以在最大可行程度下降低再循 环I和II之间的湍流区域，可以限制损失能量并降低物体1穿过流体的流 体动力学阻力。
以通常方式，装置也就是凹槽2和有可能设置的隆起部A影响了在物 体周围流动的流体的边界层。在这些条件下，这些元件2和A的尺寸与物 体的尺寸相比总是微小或者甚至是非常微小，例如几厘米，而物体1的尺 寸达到20米-200米。