一种用于整流的物体表面结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及整流技术领域，具体涉及一种用于整流的物体表面结构及其制备方法。


背景技术：

2.为了减少外部环境流体(气流、水流等)对相对运动物体的阻力、相互摩擦力，目前所采用的方法是把物体表面尽可能做成光滑，且尽可能成流线形。为了减少高速运动物体的激波，目前采用的方法是把物体表面做成流线形状、乘波体形状等。但是，这些方法所达到的效果依然有限，特别是当物体的相对运动速度很大时，流体对物体的阻力特别彰显，激波尤为突出，能耗较大，比如，时速300km/h的高铁90％以上的动力均用于对抗空气阻力。
3.同样，物体的内表面也存在着对内部流体的阻力问题，目前减少该阻力所使用的方法也是采用光滑面，但效果也非常有限。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于整流的物体表面结构及其制备方法，其解决了物体与外部环境的流体产生相对运动时，相互阻力较大、容易产生较大摩擦热、激波、共振、噪音的缺陷。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种用于整流的物体表面结构，包括呈平滑流线形的基础面，所述基础面上布局有紧密相邻的球凸。
7.进一步改进在于，所述基础面为物体的外表面或者内表面。
8.进一步改进在于，所述基础面上布局有紧密相邻的球坑，所述球坑内置放有圆球，所述圆球大于二分之一的球体位于球坑内部，小于二分之一的球体露于球坑外部形成球凸，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。
9.进一步改进在于，所述球坑在基础面上呈矩阵式布局或者梅花式布局；
10.所述基础面上所有球坑的半径r
坑
相同，球坑的坑深d相同且大于球坑的半径r
坑
，球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑的半径r
坑
，球坑内的圆球的半径r
球
相同且小于球坑的半径r
坑
、大于球坑向外的开口半径r
开口
，圆球露于球坑外部的球体高度h相同。
11.进一步改进在于，所述球坑在基础面上呈互补式布局，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑之间的交界处再补充一个球坑；
12.所述基础面上所有补充球坑的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑半径r
坑
，补充球坑的坑深d相同且大于补充球坑的半径r
坑
，补充球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑的半径r
坑
；补充球坑内的圆球的半径r
球
相同且小于补充球坑的半径r
坑
、大于补充球坑向外的开口半径r
开口
，补充球坑内的圆球露于球坑外部的球体高度h相同。
13.进一步改进在于，所述球坑的内壁以及圆球的表面均为光滑面，且/或：球坑与圆
球之间涂有润滑物质或进行悬浮处理，以使圆球在球坑内以任意方向自由转动时的阻力最小化。
14.进一步改进在于，所述球凸固定于物体的基础面而不发生移动或者转动。
15.进一步改进在于，所述球凸在基础面上呈矩阵式布局、梅花式布局或者互补式布局，其中所述互补式布局具体为：在矩阵式布局的四个相邻球凸之间或者在梅花式布局的三个相邻球凸之间的交界处再补充一个球凸；
16.在矩阵式布局或梅花式布局中，所有球凸最高点相对于基础面的高度h相等，在互补式布局中，所有以矩阵式布局或梅花式布局的球凸最高点相对于基础面的高度h相等，所有补充的球凸相对于基础面的高度h相等且小于以矩阵式布局或梅花式布局的球凸最高点相对于基础面的高度h。
17.本发明还提供了可转动球凸表面结构的制备方法，具体方法采用如下(1)至(4)四种方法中的一种：
18.(1)在物体表面直接制造坑深大于自身半径的球坑并把圆球放置于球坑内的方法，具体为：
19.①
基础面处理：
20.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
21.②
制作球坑：
22.在物体平滑流线形的基础面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑，所有球坑的半径r
坑
相同，球坑的坑深d相同且大于球坑的半径r
坑
，球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑的半径r
坑
；
23.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑之间的交界处再补充一个球坑，所有补充球坑的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑半径r
坑
，补充球坑的坑深d相同且大于补充球坑的半径r
坑
，补充球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑的半径r
坑
；
24.③
坑壁润滑处理：
25.对球坑/补充球坑的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑/补充球坑的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
26.④
制作圆球：
27.针对物体基础面上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，该圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑向外的开口半径r
开口
，圆球的直径d
球
大于球坑的坑深d；
28.针对物体基础面上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑向外的开口半径r
开口
，大圆球的直径d
球
大于球坑的坑深d，小圆球的半径r
球
小于补充球坑的半径r
坑
、大于补充球坑向外的开口半径r
开口
，小圆球的直径d
球
大于补充球坑的坑深d；
29.⑤
放置圆球：
30.把制作好的圆球放置于物体基础面上对应的球坑/补充球坑内，使圆球的一部分球体位于球坑/补充球坑的内部，一部分球体外露于球坑/补充球坑的外部形成球凸，外露
部分小于球坑/补充球坑内部分，圆球被束缚于对应的球坑/补充球坑内且可自由转动，形成可转动球凸表面结构，最后进行清理、防腐等处理，制作过程结束；
31.(2)不在物体表面直接制造球坑，而制造带有坑深大于自身半径的球坑且球坑内放置可转动圆球的覆盖物，然后将覆盖物覆盖在物体表面的方法，具体为：
32.①
基础面处理：
33.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
34.②
制作覆盖物：
35.准备一定厚度的平面体板材，对所述板材的表面进行流线形平整或者平滑处理，然后在所述板材的一个面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑，所有球坑的半径r
坑
相同，球坑的坑深d相同且大于球坑的半径r
坑
，球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑的半径r
坑
；
36.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑之间的交界处再补充一个球坑，所有补充球坑的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑半径r
坑
，补充球坑的坑深d相同且大于补充球坑的半径r
坑
，补充球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑的半径r
坑
；
37.③
坑壁润滑处理：
38.对球坑/补充球坑的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑/补充球坑的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
39.④
制作圆球：
40.针对覆盖物上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，该圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑向外的开口半径r
开口
，圆球的直径d
球
大于球坑的坑深d；
41.针对覆盖物上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑向外的开口半径r
开口
，大圆球的直径d
球
大于球坑的坑深d，小圆球的半径r
球
小于补充球坑的半径r
坑
、大于补充球坑向外的开口半径r
开口
，小圆球的直径d
球
大于补充球坑的坑深d；
42.⑤
放置圆球：
43.把制作好的圆球放置于覆盖物上对应的球坑/补充球坑内，使圆球的一部分球体位于球坑/补充球坑的内部，一部分球体外露于球坑/补充球坑的外部形成球凸，外露部分小于球坑/补充球坑内部分，圆球被束缚于对应的球坑/补充球坑内且可自由转动，形成可转动球凸表面结构；
44.⑥
覆盖覆盖物：
45.把携带圆球的所述覆盖物覆盖在物体的表面并固定，覆盖时，覆盖物携带圆球的一面朝外，最后进行清理、防腐等处理，制作过程结束；
46.(3)在物体表面制造浅球坑与制造带圆孔的覆盖物相结合的办法，在物体表面制造坑深小于自身半径的浅球坑，制造带有球壁形圆孔的覆盖物，所述物体表面的浅球坑与覆盖物上的球壁形圆孔合并形成的球坑为坑深大于自身半径的深球坑，然后用覆盖物覆盖在物体表面，覆盖时圆球放在物体表面浅球坑与覆盖物的球壁形圆孔之间，具体为：
47.①
基础面处理：
48.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
49.②
制作球坑：
50.在物体平滑流线形的基础面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑，所有球坑的半径r
坑
相同，球坑的坑深d相同且小于球坑的半径r
坑
，球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑的半径r
坑
；
51.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑之间的交界处再补充一个球坑，所有补充球坑的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑半径r
坑
，补充球坑的坑深d相同且小于补充球坑的半径r
坑
，补充球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑的半径r
坑
；
52.③
坑壁润滑处理：
53.对球坑/补充球坑的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑/补充球坑的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
54.④
制造覆盖物：
55.选择厚度不超过物体基础面上球坑直径d
坑
五分之二的平面体板材，对板材的表面进行流线型平滑处理，在处理后的板材上制作与球坑布局方式相同的圆孔，圆孔的形状为与圆孔相对应的球坑/补充球坑所处完整球体与板材相交形成的孔状，圆孔一侧面为大孔径开口，另一侧面为小孔径开口，圆孔孔壁的弧面与球坑/补充球坑的弧面对接后形成一体弧面，且该一体弧面为球坑/补充球坑所处完整球体的大部分；
56.圆孔与相对应的球坑/补充球坑对齐合并后形成新球坑，该新球坑的坑深d
′
/d
′
大于新球坑自身的半径r
坑
/r
坑
(新球坑与原球坑的半径相同)，新球坑向外的开口半径r
′
开口
/r
开
′
口
小于新球坑自身的半径半径r
坑
/r
坑
；
57.⑤
制作圆球：
58.针对物体基础面上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，该圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；
59.针对物体基础面上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；小圆球的半径r
球
小于补充球坑的半径r
坑
、大于补充球坑的坑深d、大于补充球坑向外的开口半径r
开口
、小于补充新球坑的坑深d
′
、大于新球坑向外的开口半径r
开
′
口
；
60.⑥
放置圆球并覆盖覆盖物：
61.把所述圆球置放于物体表面的球坑/补充球坑内，然后在上面覆盖所述覆盖物；
62.覆盖时，把覆盖物的圆孔大孔径开口面面向物体表面，小孔径开口面背向物体表面，覆盖物上的圆孔与物体表面的球坑/补充球坑一一对齐，圆球被封套于合并形成的新球坑内，圆球的大部分球体位于新球坑内，小部分球体外露，当确定圆球在新球坑内可自由转动后，将覆盖物固定于物体表面；最后进行清理、防腐等处理，制作过程结束；
63.(4)制造双层覆盖物的方法。一层覆盖物上带有坑深小于自身半径的浅球坑，一层
覆盖物带有球壁形圆孔，浅球坑与球壁形圆孔合并形成的深球坑的坑深大于自身半径；两层覆盖物把圆球卡在中间形成组合式覆盖物，组合式覆盖物覆盖物体表面。具体为：
64.①
基础面处理：
65.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
66.②
制造覆盖物a：
67.准备一定厚度的平面体板材作为覆盖物a，对所述覆盖物a的表面进行流线形平整或者平滑处理；然后在所述覆盖物a表面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑，所述球坑的半径r
坑
相同，球坑的深度d相同且小于球坑的半径r
坑
，球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑的半径r
坑
；
68.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑之间的交界处再补充一个球坑，所有补充球坑的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑半径r
坑
，补充球坑的坑深d相同且小于补充球坑的半径r
坑
，补充球坑向外的开口半径r
开口
相同且小于球补充球坑的半径r
坑
；
69.③
坑壁润滑处理：
70.对球坑/补充球坑的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑/补充球坑的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
71.④
制造覆盖物b：
72.选择厚度不超过球坑直径d
坑
五分之二的平面体板材作为覆盖物b，对板材的表面进行流线型平滑处理，在处理后的板材上制作与球坑布局方式相同的圆孔，圆孔的形状为与圆孔相对应的球坑/补充球坑所处完整球体与板材相交形成的孔状，圆孔一侧面为大孔径开口，另一侧面为小孔径开口，圆孔孔壁的弧面与球坑/补充球坑的弧面对接后形成一体弧面，且该一体弧面为球坑/补充球坑所处完整球体的大部分；
73.圆孔与相对应的球坑/补充球坑对齐合并后形成新球坑，该新球坑的坑深d
′
/d
′
大于新球坑自身的半径r
坑
/r
坑
(新球坑与原球坑的半径相同)，新球坑向外的开口半径r
′
开口
/r
开
′
口
小于新球坑自身的半径半径r
坑
/r
坑
；
74.⑤
制作圆球：
75.针对覆盖物a上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，该圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；
76.针对覆盖物a上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；小圆球的半径r
球
小于补充球坑的半径r
坑
、大于补充球坑的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于补充球坑向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
开
′
口
；
77.⑥
放置圆球并覆盖覆盖物：
78.把带有球坑的覆盖物a的球坑开口的一面朝上，把圆球置放于覆盖物a表面的球坑/补充球坑内，然后在覆盖物a上覆盖所述覆盖物b；
79.覆盖时，把覆盖物b的圆孔大孔径开口面面向覆盖物a的球坑开口的一面，小孔径
开口面背向覆盖物a，覆盖物b上的圆孔与覆盖物a表面的球坑/补充球坑一一对齐，圆球被封套于合并形成的新球坑内，圆球的大部分球体位于新球坑内，小部分球体外露，当确定圆球在新球坑内可自由转动后，将覆盖物b与覆盖物a一并固定于物体表面，最后进行清理、防腐等处理，制作过程结束。
80.本发明还提供了另一种物体表面结构及其制备方法，该物体表面结构中球凸固定于物体的基础面，具体制备方法采用如下(1)或(2)方法中的一种：
81.(1)直接在物体的表面加工形成带有固定式球凸的表面结构；
82.(2)制造带有固定式球凸的表面结构的覆盖物，然后把该覆盖物覆盖在物体表面。
83.本发明的有益效果在于：物体表面采用可转动球凸的结构，可以显著降低外部流体对相对运动物体的阻力、摩擦力，从而提高作用效率，降低能耗、降低噪音、减少共振、提高对运动物体的可控性。
84.物体表面采用固定式球凸的结构比物体纯粹采用光滑面的减阻、整流、降热效果好，比采用可转动球凸结构的效果差，但固定式球凸结构的制造工艺比可转动球凸结构的制造工艺低、成本低，从成本和经济的角度考虑，在质量和效果要求不太高的情况下，可以采用固定式球凸的结构。
附图说明
85.图1为携带可自由转动球凸的物体表面结构的示意图；
86.图2为球坑和圆球的尺寸示意图；
87.图3为放置滚珠的球坑示意图；
88.图4为矩阵式布局的球坑示意图；
89.图5为梅花式布局的球坑示意图；
90.图6为在矩阵式布局的基础上进行互补式布局的球坑示意图；
91.图7为在梅花式布局的基础上进行互补式布局的球坑示意图；
92.图8为采用可转动球凸表面结构的物体内表面示意图；
93.图9为采用可转动球凸表面结构的物体外表面示意图；
94.图10为物体内外表面都采用可转动球凸表面结构的示意图；
95.图11为采用实施例5方法制作可转动球凸表面结构的示意图；
96.图12为采用实施例6方法制作可转动球凸表面结构的示意图；
97.图13为采用实施例7方法制作可转动球凸表面结构的示意图；
98.图14为采用实施例8方法制作可转动球凸表面结构的示意图；图中：a表示覆盖物a，b表示覆盖物b；
99.图15为采用环形轴承的方式把滚珠放入球坑的示意图；
100.图16为采用可转动球凸表面结构的物体平行面上的流体运动状态的示意图；图中：a表示圆球外露面的前半部分，b表示圆球外露面的前半部分，c表示圆球位于球坑内的部分；
101.图17为采用可转动球凸表面结构的物体斜面上的流体运动状态的示意图；图中：a表示圆球外露面的前半部分，b表示圆球外露面的前半部分，c表示圆球位于球坑内的部分；
102.图18为可转动球凸表面结构物体运动速度较高时，物体平行面和斜面上流体的运
动状态图；
103.图19为固定式球凸表面结构的示意图；
104.图20为固定式球凸表面结构的外部流体运动状态的简易示意图。
105.图中：1、球坑；2、圆球；3、补充球坑；4、补充的小圆球；5、滚珠；6、圆孔；7、补充的小圆孔；8、外部流体的相对运动方向；9、物体的相对运动方向；10、圆球与圆球之间的流体；11、球坑内的流体；12、圆球最高处的流体；13、被挤压的高密度的流体层。
具体实施方式
106.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
107.实施例1
108.如图1所示，一种用于整流的物体表面结构，包括呈平滑流线形的基础面，在所述基础面上，布局有紧密相邻的球坑1，所述球坑1按照如图4所示的矩阵式布局(矩阵式布局指的是经过任意球坑1中心点0且垂直于偶数行上的所有球坑1中心点o连线的直线，只经过奇数行上的球坑1中心点o，不经过奇数行上相邻球坑1的边缘交界点m，下同)。如图2所示，所述球坑内置放有圆球2，所述圆球2大于二分之一的球体位于球坑1内部，小于二分之一的球体露于球坑1外部形成球凸，圆球2被球坑1束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构；所有球坑1的半径r
坑
相同，球坑1的坑深d相同且大于球坑1的半径r
坑
，球坑1向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑1的半径r
坑
，球坑1内的圆球2的半径r
球
相同且小于球坑1的半径r
坑
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
，圆球2露于球坑1外部的球体高度h相同。
109.为了减少所述球坑1与圆球2之间的相互摩擦力，球坑1和圆球2的表面进行光滑处理或者在两者的表面上涂抹润滑物质；为了进一步减少两者之间的摩擦力，如图3所示，也可以在两者之间放置滚珠5或者磁性颗粒，从而使得圆球2在球坑1内以任意方向自由转动时的阻力更小；其中，放置磁性颗粒使圆球2悬浮于球坑1内，不仅能够最大限度降低圆球2旋转时的阻力以及与坑壁之间的摩擦力，而且还可以降低物体与外界环境场相对运动时产生横向及斜向波的强度。
110.实施例2
111.如图5所示，本实施例是在实施例1的基础上，把实施例1中的球坑1布局变更为梅花式布局(梅花布局指的是经过任意球坑1中心点o且垂直于偶数行上的所有球坑1中心点o连线的直线，只经过奇数行上相邻球坑的边缘交界点m，不经过奇数行上球坑1的中心点o，下同)。
112.相对于实施例1布局方式，该实施例的布局方式下，球坑1在物体表面的覆盖密度更高，从而进一步提高该结构下物体对外界环境流体场、波的整流能力和整流效果。
113.实施例3
114.如图6所示，本实施例是在实施例1的基础上，在矩阵式布局四个相邻球坑1之间的交界处基础面上再补充一个补充球坑3，补充球坑3内置放有小圆球4，小圆球4大于二分之一的球体位于补充球坑3内部，小于二分之一的球体露于补充球坑3外部形成球凸，小圆球4被补充球坑3束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。
115.如图2所示，所有补充球坑3的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局的球坑1的半径r
坑
，补充球坑3的坑深d相同且大于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3内的小圆球4的半径r
球
相同且小于补充球坑3的半径r
坑
、大于补充球坑3向外的开口半径r
开口
，小圆球4露于补充球坑3外部的球体高度h相同。
116.该布局下，球坑在物体表面的覆盖密度比实施例1、实施例2的覆盖密度均有提高，从而进一步提高物体表面对外界环境流体场、波的整流能力和整流效果。
117.实施例4
118.如图7所示，本实施例是在实施例2的基础上，在梅花式布局三个相邻球坑1之间的交界处基础面上再补充一个补充球坑3，补充球坑3内置放有小圆球4，小圆球4大于二分之一的球体位于补充球坑3内部，小于二分之一的球体露于补充球坑3外部形成球凸，小圆球4被补充球坑3束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。
119.如图2所示，所有补充球坑3的半径r
坑
相同且小于原梅花式布局的球坑1的半径r
坑
，补充球坑3的坑深d相同且大于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3内的小圆球4的半径r
球
相同且小于补充球坑3的半径r
坑
、大于补充球坑3向外的开口半径r
开口
，小圆球4露于补充球坑3外部的球体高度h相同。
120.该布局下，球坑在物体表面的覆盖密度比实施例1、实施例2、实施例3的覆盖密度均有提高，从而进一步提高物体表面对外界环境流体场、波的整流能力和整流效果。
121.如图8、9、10所示，上述表面结构在实际应用中，既可以用于物体的外表面结构，也可以用于物体的内表面结构。其中，图8为内表面结构的应用示意图，图9为外表面结构的应用示意图，图10为内表面、外表面均使用该表面结构的示意图。
122.实施例5
123.如图11所示，一种表面结构的制作方法，在物体表面直接制造坑深大于自身半径的球坑并把圆球放置于球坑内的方法，具体为：
124.①
基础面处理：
125.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
126.②
制作球坑：
127.在平滑流线形的物体基础面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑1，所有球坑1的半径r
坑
相同，球坑1的坑深d相同且大于球坑1的半径r
坑
，球坑1向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑1的半径r
坑
；
128.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑1之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑1之间的交界处再补充一个补充球坑3，所有补充球坑3的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑1半径r
坑
，补充球坑3的坑深d相同且大于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑3的半径r
坑
；
129.③
坑壁润滑处理：
130.对球坑1/补充球坑3的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑1/补充球坑3的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠5或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在如图15所示的环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
131.④
制作圆球：
132.针对物体基础面上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球2并对圆球2表面进行光滑处理，该圆球2的半径r
球
小于球坑1的半径r
坑
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
，圆球2的直径d
球
大于球坑1的坑深d；
133.针对物体基础面上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球2的半径r
球
小于球坑1的半径r
坑
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
，大圆球2的直径d
球
大于球坑1的坑深d；小圆球4的半径r
球
小于补充球坑3的半径r
坑
、大于补充球坑3向外的开口半径r
开口
，小圆球4的直径d
球
大于补充球坑3的坑深d；
134.⑤
放置圆球：
135.把制作好的大圆球2放置于物体基础面上对应的球坑1内，小圆球4放置于对应的补充球坑3内，使圆球的一部分球体位于球坑1/补充球坑3的内部，一部分球体外露于球坑1/补充球坑3的外部形成球凸，圆球的外露部分小于球坑1/补充球坑3的坑内部分；圆球被束缚于对应的球坑1/补充球坑3内且可自由转动，形成可转动球凸表面结构；最后进行清理、防腐处理等收尾工作，制作过程结束。
136.需要说明的是，由于圆球的半径大于对应球坑开口的半径，所以圆球放进球坑时，需要采用热胀冷缩、或者涂抹润滑物质、或者施加压力等手段放进对应球坑。
137.实施例6
138.如图12所示，一种表面结构的制作方法，该方法为不在物体表面直接制造球坑，而制造带有坑深大于自身半径的球坑且球坑内放置可转动圆球的覆盖物，然后将覆盖物覆盖在物体表面的方法，具体为：
139.①
基础面处理：
140.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
141.②
制作覆盖物：
142.准备一定厚度的平面体板材，板材可以为硬质板材或者软质板材，板材可以为木材、金属、塑料、橡胶等；对所述板材的表面进行流线形平整或者平滑处理，在处理后的所述板材表面的一个面上制造半径相同的球坑，球坑的制作方法与实施例5中在物体表面制作球坑的方法相同；
143.③
坑壁润滑处理：
144.对球坑1/补充球坑3的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑1/补充球坑3的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠5或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
145.④
制作圆球：
146.制造方法与实施例5中圆球的制作方法相同；
147.⑤
放置圆球：
148.把制作好的圆球放置于覆盖物上对应的球坑1/补充球坑3内，放置方法与实施例5中在物体表面放置圆球的方法相同，或者也可以把覆盖物切割成两部分，然后把圆球放进对应球坑内再把覆盖物的两个部分重新合并复原；
149.⑥
覆盖覆盖物：
150.把携带圆球的所述覆盖物覆盖在物体的表面并固定，覆盖时，覆盖物携带圆球的
一面朝外，最后进行清理、防腐处理等收尾工作，制作过程结束。
151.实施例7
152.如图13所示，一种表面结构的制作方法，该方法为在物体表面制造浅球坑与制造带圆孔的覆盖物相结合的办法，在物体表面制造坑深小于自身半径的浅球坑，制造带有球壁形圆孔的覆盖物，所述物体表面的浅球坑与覆盖物上的球壁形圆孔合并形成的球坑为坑深大于自身半径的深球坑，然后用覆盖物覆盖在物体表面，覆盖时圆球放在物体表面浅球坑与覆盖物的球壁形圆孔之间，具体为：
153.①
基础面处理：
154.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
155.②
制作球坑：
156.在物体平滑流线形的基础面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑1，所有球坑1的半径r
坑
相同，球坑1的坑深d相同且小于球坑1的半径r
坑
，球坑1向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑1的半径r
坑
；
157.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑1之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑1之间的交界处再补充一个补充球坑3，所有补充球坑3的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑1半径r
坑
，补充球坑3的坑深d相同且小于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3向外的开口半径r
开口
相同且小于补充球坑3的半径r
坑
；
158.③
坑壁润滑处理：
159.对球坑1/补充球坑3的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑1/补充球坑3的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠5或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
160.④
制造覆盖物：
161.选择厚度不超过物体基础面上球坑1直径d
坑
五分之二的平面体板材，对板材的表面进行流线型平滑处理，在处理后的板材上制作与球坑布局方式相同的圆孔6/7，圆孔6/7的形状为与圆孔6/7相对应的球坑1/补充球坑3所处完整球体与板材相交形成的孔状，圆孔6/7一侧面为大孔径开口，另一侧面为小孔径开口，圆孔6/7孔壁的弧面与球坑1/补充球坑3的弧面对接后形成一体弧面，且该一体弧面为球坑1/补充球坑3所处完整球体的大部分；
162.圆孔6/7与相对应的球坑1/补充球坑3对齐合并后形成新球坑，该新球坑的坑深d
′
/d
′
大于新球坑自身的半径r
坑
/r
坑
(新球坑与原球坑的半径相同)，新球坑向外的开口半径r
′
开口
/r
开
′
口
小于新球坑自身的半径半径r
坑
/r
坑
；
163.⑤
制作圆球：
164.针对物体基础面上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球2并对圆球2表面进行光滑处理，该圆球2的半径r
球
小于球坑的半径r
坑
、大于球坑1的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；
165.针对物体基础面上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球2的半径r
球
小于球坑1的半径r
坑
、大于球坑1的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；
小圆球4的半径r
球
小于补充球坑3的半径r
坑
、大于补充球坑3的坑深d、小于补充新球坑的坑深d
′
、大于补充球坑3向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
开
′
口
；
166.⑥
放置圆球并覆盖覆盖物：
167.把所述大圆球2置放于物体表面的球坑1内，小圆球4置放于补充球坑3内，然后在上面覆盖所述覆盖物；
168.覆盖时，把覆盖物的圆孔6/7大孔径开口面面向物体表面，小孔径开口面背向物体表面，覆盖物上的圆孔6/7与物体表面的球坑1/补充球坑3一一对齐，圆球被封套于合并形成的新球坑内，圆球的大部分球体位于新球坑内，小部分球体外露，当确定圆球在新球坑内可自由转动后，将覆盖物固定于物体表面，最后进行清理、防腐等处理等收尾工作，制作过程结束。
169.实施例8
170.如图14所示，一种表面结构的制作方法，该方法为制造双层覆盖物的方法。一层覆盖物上带有坑深小于自身半径的浅球坑，一层覆盖物带有球壁形圆孔，浅球坑与球壁形圆孔合并形成的深球坑的坑深大于自身半径；两层覆盖物把圆球卡在中间形成组合式覆盖物，组合式覆盖物覆盖物体表面，具体为：
171.①
基础面处理：
172.对物体的表面进行流线形平整或平滑处理，形成基础面；
173.②
制造覆盖物a：
174.准备一定厚度的平面体板材作为覆盖物a，对所述覆盖物a的表面进行流线形平整或者平滑处理；然后在所述覆盖物a表面上，按照矩阵式布局或者梅花式布局方式制造球坑1，所述球坑1的半径r
坑
相同，球坑1的深度d相同且小于球坑1的半径r
坑
，球坑1向外的开口半径r
开口
相同且小于球坑1的半径r
坑
；
175.或者按照互补式布局方式制造球坑，具体为：在矩阵式布局的四个相邻球坑1之间或者在梅花式布局的三个相邻球坑1之间的交界处再补充一个补充球坑3，所有补充球坑3的半径r
坑
相同且小于原矩阵式布局或梅花式布局的球坑1半径r
坑
，补充球坑3的坑深d相同且小于补充球坑3的半径r
坑
，补充球坑3向外的开口半径r
开口
相同且小于球补充球坑3的半径r
坑
；
176.③
坑壁润滑处理：
177.对球坑1/补充球坑3的内壁进行光滑处理，且/或：在球坑1/补充球坑3的内壁上涂抹润滑物质或者置放滚珠5或者磁性颗粒；其中，滚珠放置方式可以采用把滚珠制作在环形轴承中，然后把轴承放在球坑内，轴承的外直径略小于球坑的直径、略大于圆球直径；
178.④
制造覆盖物b：
179.选择厚度不超过球坑1直径d
坑
五分之二的平面体板材作为覆盖物b，对板材的表面进行流线型平滑处理，在处理后的板材上制作与球坑布局方式相同的圆孔6/7，圆孔6/7的形状为与圆孔6/7相对应的球坑1/补充球坑3所处完整球体与板材相交形成的孔状，圆孔6/7一侧面为大孔径开口，另一侧面为小孔径开口，圆孔6/7孔壁的弧面与球坑1/补充球坑3的弧面对接后形成一体弧面，且该一体弧面为球坑1/补充球坑3所处完整球体的大部分；
180.圆孔6/7与相对应的球坑1/补充球坑3对齐合并后形成新球坑，该新球坑的坑深d
′
/d
′
大于新球坑自身的半径r
坑
/r
坑
(新球坑与原球坑的半径相同)，新球坑向外的开口半径r′
开口
/r
开
′
口
小于新球坑自身的半径半径r
坑
/r
坑
；
181.⑤
制作圆球：
182.针对覆盖物a上球坑采取矩阵式布局或者梅花式布局的方式，制造一种规格的圆球2并对圆球2表面进行光滑处理，该圆球2的半径r
球
小于球坑1的半径r
坑
、大于球坑1的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；
183.针对覆盖物a上球坑采取互补式布局的方式，制造一大一小两种规格的圆球并对圆球表面进行光滑处理，其中，大圆球2的半径r
球
小于球坑1的半径r
坑
、大于球坑1的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于球坑1向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
′
开口
；小圆球4的半径r
球
小于补充球坑3的半径r
坑
、大于补充球坑3的坑深d、小于新球坑的坑深d
′
、大于补充球坑3向外的开口半径r
开口
、大于新球坑向外的开口半径r
开
′
口
；
184.⑥
放置圆球并覆盖覆盖物：
185.把带有球坑的覆盖物a的球坑开口的一面朝上，把圆球置放于覆盖物a表面的球坑1/补充球坑3内，然后在覆盖物a上覆盖所述覆盖物b；
186.覆盖时，把覆盖物b的圆孔6/7大孔径开口面面向覆盖物a的球坑开口的一面，小孔径开口面背向覆盖物a，覆盖物b上的圆孔6/7与覆盖物a表面的球坑1/补充球坑3一一对齐，圆球被封套于合并形成的新球坑内，圆球的大部分球体位于新球坑内，小部分球体外漏，当确定圆球在新球坑内可自由转动后，将覆盖物b与覆盖物a一并固定于物体表面，最后进行清理、防腐处理等收尾工作，制作过程结束。
187.针对上述实施例1-8中，需要说明的是：
188.上述球坑的制造方式可以采用机械加工制造，也可以采用3d打印。
189.上述圆球可以为实心也可以为空心，圆球的材料可以为木材、塑料、陶瓷或者金属等材料，可以采用机械制造，也可以用3d打印或者两者结合。
190.上述圆球，同一规格的圆球放在同一规格的球坑内，同一规格的圆球外露于同一规格的球坑的高度相同，外露部分小于坑内部分，放进去后的圆球被束缚在球坑不会脱落；由于球坑和圆球表面光滑，且或球坑及圆球表面都进行了润滑剂处理或置放了滚珠或磁性颗粒，所以圆球在对应的球坑内可以自由转动，形成可转动球凸表面结构；如果球坑内放置磁性颗粒的，则圆球在球坑内处于悬浮状态。
191.上述球和球坑的尺寸可以根据要求和物体对象大小不同和对环境流体整流、减阻要求的程度不同，而灵活选择确定,其尺寸一般比物体的尺寸小很多，多采用微型圆球、微型球坑。
192.上述球坑中所述圆球包括固态圆球、液态圆球、气态圆球。
193.上述覆盖物所使用的板材可以为木材、塑料、陶瓷、橡胶或者金属等材料；材质可以为硬质材料也可以为软质材料；制造方法可以采用机械制造、也可以用3d打印或者两者结合；
194.上述制作，制作过程中的收尾工作包括清理、防腐处理、质检等。
195.上述制作，制作的工艺精致程度不同，其所产生的整流、减阻效果对应不同，但中等工艺已经能够达到明显整流、减阻效果。
196.上述制备方法主要是针对在平面或者曲度变化不大的表面上制作可转动球凸表面结构的方法，当表面曲度变化较大时，同一表面上的同一类球坑和同一类圆球可以大小
不一样，以适应变化的曲度面需求，从而确保球坑在表面充分覆盖以及确保圆球在球坑内不脱落且可以自由转动。
197.表面采用可转动球凸表面结构，可以最大程度降低相对物体与其所处环境流体之间的相互阻力和摩擦力，减少摩擦热、激波、共振、噪音的产生，其原理说明如下：
198.一、物体平行面的受力状况和流体运动状况
199.物体平行面指的是物体表面与物体相对运动方向平行的面，即物体表面与运动方向的夹角成平角的面。
200.(1)圆球的受力及运动状态
201.如图16所示，向左运动的物体其外部流体相对于物体则相对向右运动，物体平行面上除了与物体斜面相接的第一个圆球外，其他圆球的外露面前部a区面由于被相邻的前一个圆球遮挡，不会受到外部流体的正面直接冲击，圆球受到的力主要为：
202.①
位于圆球外露面上部的流体因惯性向右相对运动，与圆球上表面产生向右的静止摩擦力，导致圆球发生顺时针旋转；
203.②
存留在圆球与圆球之间原先的流体在惯性作用下，对圆球外露面前部的a区面产生推压力，导致圆球发生顺时针转动；
204.③
后续被前面圆球带入圆球与圆球之间的流体以及被后面圆球带出的流体均导致圆球发生顺时针转动；
205.由于圆球从静止到转动与流体同步，转动方向与流体的运动方向一致，所以流体对圆球外露面的作用力主要体现为推力和静止摩擦力，不体现冲击力，所以不会产生激波。推力的大部分分力和静止摩擦力导致圆球发生顺时针转动；
206.转动的圆球在没有涂抹润滑物质的球坑内，起初阶段会往返碰击和接触坑壁并产生摩擦，随着圆球转速的增加，碰壁的频率逐渐上升；由于角动量与圆球自身的稳定性成正比，所以圆球转速越快，圆球自身的稳定性越大；所以当圆球的碰壁频率上升到一定值时，圆球趋向稳定于一个中心点位置，碰壁频率快速下降至不再碰壁。所以，即使球坑内没有润滑物质或置放滚珠，当物体的运动速度达到一定值时，圆球也不再会与坑壁接触而发生摩擦。
207.球坑内涂抹润滑，具有在圆球转速不高的初阶段起到降低碰壁频率和减少摩擦的作用；在坑内放置滚珠，不仅起到在圆球转速不高的初阶段降低碰壁频率和减少摩擦的作用，还对圆球具有支撑作用，以减少因外界流体对圆球向内的压力而造成的圆球对球坑底部的压力和摩擦力。
208.不管球坑内有没有涂抹润滑物质或置放滚珠，当物体的相对运动速度大于一定数值并物体处于匀速运动时，旋转的圆球均会稳定居于球坑的中央位置；当物体处于相对加速度状态时，圆球会向相对的后方作一定位移，但不会与球坑壁发生碰撞和摩擦。
209.(2)圆球与圆球之间区域的流体状态
210.如图16所示，由于圆球外露于物体平行面的高度是相同的，所以流体无法直接进入圆球与圆球之间的区域，出入圆球与圆球之间区域的流体主要为：
211.①
圆球表面吸附的流体与周围流体存在弱相互吸引力，圆球转动时把周围流体带入圆球与圆球之间的区域；
212.当圆球转速不高时，吸附在圆球表面的流体与外部流体之间存在弱相互吸引力，
流体粒子与粒子之间相对运动产生摩擦力，当圆球转到最高点时，外部的流体因为流体之间的引力和摩擦力而被带入圆球与圆球之间的下部区域，致使该区域流体数量增加，涡流现象上升；圆球转速继续增加，圆球表面的流体逐渐减少，其与外部流体间的引力逐渐减弱，粒子间的摩擦力减弱，外部流体因弱相互吸引力而被高速转动的圆球带入该区域越来越少；当转速达到一定数值时，圆球表面会出现真空层，圆球最高点与外层的流体接触面越来越小，圆球从外界带入该区域的流体趋于零；
213.②
当圆球转到b面区域时，吸附在圆球表面的流体因离心力被甩入圆球与圆球之间的区域；
214.当圆球运动速度不太高时，离心力显著小于吸附力，圆球表面只有极微少不稳定的流体被甩入该区域；随着圆球转动的增加，吸附在圆球表面的流体越来越松动，越来越多的吸附在圆球表面的流体脱离圆球表面，初期阶段，由于流体的离心力与吸附力的差值不大，所以被甩出去的流体会低头进入圆球与圆球之间区域，此阶段流体进入圆球与圆球之间区域的量呈上升状态；随着圆球转速继续增加，依附在圆球表面的流体从圆球表面脱离时的位置越来越趋近圆球的最高点，此阶段，依附在圆球表面的流体进入圆球与圆球之间区域的量呈下降状态；当圆球转速达到一定数值时，所有附在圆球表面的流体均在圆球转动最高点时甩出，甩出去的流体运动方向平行于物体表面，不再进入圆球与圆球之间的区域；
215.③
当圆球表面进入球坑时，狭窄的球坑缝隙和球坑入口壁会把依附在圆球表面的流体从圆球表面剥离并推入圆球与圆球之间区域；
216.当圆球转速不高时，依附在圆球表面的流体被剥离的数量较少，随着圆球转速增加，依附在圆球表面的流体越来越松动和膨胀，从而越来越多的流体被剥离并推入在圆球与圆球之间区域，这个阶段，圆球表面流体被剥离并进入圆球与圆球之间区域的量呈上升状态；随着圆球转速进一步增加，圆球表面的流体越来越少，从圆球表面剥离掉并推送到圆球与圆球之间区域的流体量呈下降状态直至为零；
217.④
当圆球转到a面区域时，圆球产生的上扬力把流体从圆球与圆球之间区域推出，此推出力是持续的且随着圆球转速越来越大，圆球前部a区面对圆球与圆球之间流体的上扬力越来越大，致使越来越多的流体被该上扬力推出圆球与圆球之间的区域；
218.综上所述，圆球与圆球之间流体的变化过程是先逐渐增加，涡流现象随之上升，然后逐渐下降直至进入亚真空状态，涡流现象下降直至消失；在此过程中，涡流仅在初期阶段出现，能量较小且被上峰的直线流体压制，传播性较小。
219.(3)球坑内的流体状态
220.圆球转动，一方面会把球坑内的流体从球坑坑口的前部推出；另一方面，圆球会把一定量的流体从球坑后部入口带入球坑；当圆球转动速度不高时，进入球坑内的流体和带出球坑内的流体接近相等，球坑内的流体数量相对稳定。
221.随着转速越来越大，首先，由于球坑入口缝隙狭小，坑口对圆球表面的流体阻力越来越大，圆球表面的流体越来越松动和膨胀，越来越多的流体被坑口剥离掉，从而越来越少的流体进入球坑；其次随着圆球转速的增加，越来越多的依附在圆球表面的流体在未到达球坑入口之前就被甩掉，从而越来越少的流体进入球坑；而圆球转出球坑时始终会把球坑内的流体带走，这样一来，球坑内的流体持续下降，直至达到真空或亚真空状态。
222.(4)流体的整体状态
223.除了在初级阶段圆球与圆球之间区域的流体会有个上升过程，随着物体运动越来越快，圆球与圆球之间区域的流体、球坑内的流体、圆球整个表面的流体均会越来越稀少，直至接近真空，所有流体最终均处在圆球外露面距离平行面的最高点以外的区域向后直线运动，圆球与其外部流体的接触面越来越缩小至圆球表面距离物体平行面的最高处的一个点，如图18所示。此时，当速度保持匀速时，整个流体处于相对稳定状态，不产生或者极小产生纵向波以及波动带来的噪音和共振；另外，由于圆球外露面最高点与其外部流体的相对运动为滚动运动，产生的是静止摩擦力，所以不会激发流体粒子和圆球表面物质粒子而产生激波和热量。
224.(5)其它
225.如图16中，位于物体平行面最前端的圆球，在前面没有遮挡物的情况下，其会受到外部流体的正面挤压力、冲击力，从而产生激波，但实际应用当中，多数运动物体的平行面前部不做成垂直面(即立方体)，而是做成斜面，倾斜面上最后一个圆球的外露面会挡住平行面上第一个圆球的外露面，所以，平行面上的第一个圆球依然不会或者不会显著受到外部流体的正面挤压力、冲击力。
226.二、物体前斜面(迎面部分)的受力状况和流体状况
227.物体斜面指的是物体表面与物体相对运动方向的夹角为非直角、非平角的物体表面，分为前斜面(迎面)和后斜面(背面)。
228.(1)圆球的受力和运动状态
229.如图17所示，向左做相对运动的物体，其外部流体相对向右运动，流体会挤压斜面上圆球外露部分的前部分a区面；一种情况是：圆球外露面a区面高于经过圆球球心水平面的部分大于低于经过圆球球心水平面的部分，这样，流体作用于a区面上部的力大于下部，致使圆球向后作顺时针转动；另一种情况是，流体只能冲击或挤压到a区高于经过圆球球心水平面的部分，不能冲击或挤压到a区低于经过圆球球心水平面的部分，这样，流体只对a区面上部产生作用力，流体作用于a区面上部只能使圆球发生向后的顺时针转动；在实际应用中，斜面往往被制作成较小的斜角，a区低于经过圆球球心水平面的部分会被前球挡住，流体无法触及，只能到触及到a区高于经过圆球球心水平面的部分，致使圆球就只受到顺时针一种作用力，只能作相对顺时针转动。
230.由于圆球从静止到转动与流体同步，转动方向与流体的运动方向一致，所以流体对圆球外露面前部分主要体现为挤压力和静止摩擦力，不体现或者极少体现冲击力，不与圆球表面发生相对运动，所以不会产生激波。
231.物体相对运动速度越快，流体对圆球表面的推力及摩擦力越大，推力和摩擦力在圆球球面的切向合力越大，圆球的转速越快；当物体的相对运动速度大于一定数值且匀速运动时，圆球会稳定居于球坑的中央偏后位置；当物体处于加速度状态时，物体会向相对的后方作一定位移，但不会与球坑壁发生碰撞。
232.(2)圆球与圆球之间区域的流体状态
233.斜面上圆球与圆球之间区域的流体变化与直面上圆球与圆球之间区域的流体变化类似，也是初期阶段该区域的流体逐渐增加、涡流现象上升，随着物体运动速度进一步增加，该区域的流体开始逐渐减少、涡流现象下降，直至该区域出现真空或亚真空。与物体平
行面不同之处在于，斜面处的外部流体能够直接吹到物体斜面上圆球与圆球之间区域的上部，但触及不到下部，因为斜面上前一个圆球的最高点高于或远高于后一个圆球的球心点；圆球转动所产生的上扬力会把吹进来流体的运动方向向上推离，随着物体相对运动速度越来越快，圆球转速越来越快，圆球对流体向上的推力越来越大，吹进斜面上圆球与圆球之间区域上部的流体向上偏离越来越大，最终流体运动方向趋于与斜面平行。
234.所以，直接进入圆球与圆球之间上部区域的流体对圆球与圆球之间下部区域流体的变化不造成直接影响，但会造成间接影响，间接影响是，进入到该区域上部的流体会阻碍转动的圆球从该区域带走流体；只有随着圆球转速的增加，进入该区域上部的流体被转动圆球产生的上扬力导致的运动上扬角越来越大，大到一定程度时，斜面上圆球与圆球之间的流体才会开始被越来越多、越来越快的带出圆球之间低洼区域，从而使得该区域的流体量下降。也就是说，斜面上圆球与圆球之间的流体减少并最终变成真空的速度比平行面上圆球与圆球之间的流体减少的速度要慢。
235.如图17所示，如图12所示，多数情况下，前斜面上最前端部位制作成可转动球凸表面还是制作成其他常规表面，外部流体均能够对该处部位直面冲击并会产生激波，在尽可能缩小该部位面积同时把该部位的高度制作成与其后面可转动圆球的相对最高点相同或者接近，能够一定程度阻止该部位激波和扰流向后蔓延和扩散；但是，当最前端受到显著侧向流体流的影响或者前端位与侧位或后位不断变换时，该位置仍然以使用可转动球凸结构最为合适。
236.(3)球坑内的流体状态
237.与平行面上球坑的状况和原理类似，随着物体相对运动的越来越大，球坑内的流体会越来越少，直至达到真空或亚真空状；区别之处是斜面上球坑内的流体减少速度比平行面上的球坑内流体减少的速度要慢，因为斜面上圆球与圆球之间区域的流体减少的速度比平行面上该位置区域流体减少的速度慢。
238.(4)流体最终的状态
239.相对运动的流体到达物体斜面上圆球表面时，运动方向会向着圆球球面切线的方向改变，随着圆球转速的增加，流体发生改变的位置点越来越远离圆球表面向着圆球最高点连线的位置靠近，运动方向也越来越趋于平行于物体的斜面，使得接近圆球的流体最终平行于物体斜面运动，流体沿着圆球外露面的距离斜面基面最大垂直距离的位置点运动，如图18所示；
240.到达斜面的流体运动方向逐渐趋于平行于斜面的初期阶段，流体具有一定的波峰波谷，但峰谷较小且其纵向传播性被压制，不会产生传导性，所以初期阶段，流体也不会产生噪音和共振。
241.随着物体速度越来越大而带来圆球转速越来越大，球坑内、圆球与圆球之间的流体逐渐趋于消失，流体均集中沿着平行于物体斜面的方向运动，且均沿着圆球外露面的距离斜面基面最大垂直距离的位置点与转动的圆球相对滚动，不再有波峰波谷，无滑动摩擦，无激波产生，无共振和噪音产生；
242.此时，沿着圆球外露面的距离斜面基面最大垂直距离的位置点运动的流体的密度比上部流体的密度高，在物体匀速运动的情况下，状态相对稳定，加速度运动时，密度会增加，但产生的轻微纵向波被压制，所以状态相对稳定，如图18所示。
243.(5)其它
244.物体斜面上最后一个圆球也就是平行面的最前面的一个圆球，如果斜面与平行面的夹角太大，在斜面与平行面交接处会形成上扬的脱离物体表面及圆球面的流体流，如图18所示，从而会对整个流体的稳定状态造成影响；所以，在斜面与平行面的交汇区域一般采用弧面或者小角度进行过渡，以消除上扬的流体流，弧面的半径越大，消除效果越好。
245.三、物体后斜面的受力状况和流体状况
246.物体运动，其后面为会形成负压区，速度越快，负压越大。负压大小取决于物体后表面与平行面的夹角和物体相对运动速度的大小，其中直角产生的负压最大；所以，减少负压需要参照物体自身速度和物体后表面斜坡面的设置；
247.当物体后面采用斜面设置时，向后运动的流体合拢时带有斜面上的圆球转动，流体沿着物体表面的圆球表面发生滚动；当物体的运动速度与物体斜坡相匹配时，流体主要沿着圆球外露面峰点运动，流体顺畅合拢，所产生的负压极小，且不会产生滑动摩擦力，不会产生涡流。
248.四、物体垂直面受力状况
249.指的是与运动方向成直角的面，分为前垂面和后垂面。
250.(1)前垂面
251.相对运动的物体的前垂面会受到外部流体的正面垂直挤压力和冲击力，即使采用可转动圆球的结构也毫无意义，不会影像流体对该表面作用力变化；解决的办法是尽可能缩小前垂面的面积，使之趋向于一个小点或者一条线。在尽可能缩小该部位面积同时把该部位的高度制作成与其后面可转动圆球的相对最高点相同或者接近，能够一定程度阻止该部位激波和扰流向后蔓延和扩散。
252.(2)后垂面
253.相对运动的物体后面的垂直面形成的负压会对物体前进造成阻力，垂面越大，速度越快，产生的负压越大，阻力越大；解决的办法同样是把后垂直面做的尽可能小，小至一个点或者一条线。
254.可以看出，可转动球凸表面结构可以降低流体对物体平行面和斜面的的冲击力、摩擦力以及冲击力、摩擦力带来的阻力、激波、涡流，可降低流体对物体平行面的摩擦力以及摩擦力带来的摩擦热和涡流，可降低后斜面的负压以及负压带来的阻力和涡流；整体上可以降低噪音、减少共振，提高相对运动物体的做功效率。
255.实施例9
256.如图19所示，一种用于整流的物体表面结构，包括呈平滑流线形的基础面，在所述基础面上，布局有紧密相邻的球凸，所述球凸固定于物体的基础面上不发生移动或者转动；所述球凸以矩阵式、或者梅花式、互补式的方式分布于所述基础面上。
257.需要进一步说明的是，该球凸式表面结构的制造方法可以采用直接把物体的表面制造成球凸，也可以制造带有球凸的表面结构覆盖物，然后把覆盖物覆盖在物体表面的方式。
258.如图20左侧所示，当物体与流体的相对速度不高时，外部流体经过相对运动的物体表面上固定球凸的表面时，既能冲击到球凸的所有面，也能冲击到物体的基础面，产生冲击力和滑动摩擦力比纯粹的光滑面要大，产生激波和热量比纯粹的光滑面要大；
259.如图20右侧所示，当物体与流体的相对运动速度越来越快时，会导致越来越多的流体因为惯性而难以进入相邻固定球凸之间的低洼处，越来越多的流体倾向于只经过固定球凸的最高点，此时流体与固定球凸最高点之间产生的力依然是滑动摩擦，依然会产生激波和摩擦热；但此情况下，流体与物体的接触面仅倾向于固定球凸的最高点，接触面积远小于流体接触纯粹光滑物体整个表面的面积，所以，摩擦力和冲击力也会小很多，由此产生的激波和摩擦热以及对运动物体的阻力也小很多。
260.可以看出，固定式球凸的表面结构与可转动球凸的表面结构相比，可转动球凸的表面结构降低流体的阻力、噪音、共振、摩擦热的能力远大于固定式球凸的表面结构，但固定式球凸的表面结构的制造难度和成本要低于可转动球凸的表面结构。另外，固定式球凸型表面结构虽然不如可转动球凸的表面结构对外部流体的减阻、整流、降热效果好，但比纯粹的光滑面的减阻、整流、降热效果好。固定式球凸主要用在相对运动的平行面或者与平行面夹角很小的斜面。
261.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。