一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通。包括：主管，与主管方向相同的直通管管径小于主管管径，直通管与主管的中心管线在同一水平线上，与主管连接的三通支流管的延伸方向与主管的延伸方向呈90度，主管与直通管相连接的管线上凸且上凸方向与原连接方向垂直。本实用新型专利技术在此种设计条件下均有减阻效果。并且当改变三通直通管与支流管的流量比时，无量纲弧线高度

【技术实现步骤摘要】
一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通
本技术涉及管道局部构件
，特别是涉及一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通。
技术介绍
在通风空调系统中，通风风机（送风机、一次风机等）运行电耗是通风空调系统能耗的重要组成部分。仅在中国，以风机为动力的系统所消耗的电力占全国电力总量的10.4%。虽然使用的能量总量较多，但能源的人均使用量非常低，甚至远远低于世界的平均水平。上个世纪中期，特别是当计算流体力学这门学科成熟发展之后，大量研究人员开始进行管道局部构件阻力计算的研究。从总体上来看，前人无论对于空气、水、蒸汽等研究介质，还是对于弯头、阀门、变径、三通等局部构件种类，都有一定研究基础。分流三通虽然是一个非常小的通风空调管道局部构件，但是它在通风空调领域不可或缺，是重要的空气分流输配装置。与此同时，由于三通在建筑物中的数量众多，因其产生的局部阻力所引起的能耗同样巨大，值得进行关注，但是现有技术中如中国专利CN201720349978.8的三通管等均没有针对三通管件的降阻研究。
技术实现思路
本技术目的是提供一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通，旨在对其上游和下游连接段处的管段线改良，众所周知，传统的三通连接管段线或因为制造方便，通常都会设置成直线。然而，较少有人针对三通构件研究过这种传统的制造工艺是否节能，也没人研究过如何改进这一部分的管段。本技术解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通，包括：主管，与主管方向相同的直通管管径小于主管管径，直通管与主管的中心管线在同一水平线上，与主管连接的三通支流管的延伸方向与主管的延伸方向呈90度，主管与直通管相连接的管线上凸且上凸方向与原连接方向垂直。实际使用中，h代表所研究变弧线三通上凸（或下凹）的高度，代表三通下游管断面的长边长度，的大小就代表着这一段管道上凸或者下凹的程度，正值代表上凸，负值代表下凹。的值为正，呈凸起状。本技术的三通构件主要适用于三通管件流量比在(1～5)：(1～3)时的情况。由于工程上的要求，不可能对于同一宽高比下在不同流量比时使用不同三通，基于此考虑，在这里采取折中的办法，提出减阻弧推荐高度的概念。在不同流量比条件下（1:3~5:1），其凸起高度=0.1时，发现均能达到减阻的目的。本文分析了三通直管段和支管段的局部阻力系数具体的影响因素，经过对比耗散项、耗散功、湍流动能耗散率、对流项和三通的局部阻力系数，得出：直管局部阻力系数与湍流动能耗散率影响最大，可以通过控制来减少的值。当直管流量大于支管流量时，支管的局部阻力受湍流动能耗散率的影响较大，当支管流量大于等于直管流量时，支管局部阻力系数受对流项的影响更大。本技术的有益效果为：本技术通过仿照文丘里管的结构，提出一种凸出结构减阻方法，并将其用于三通中，得到具有弧面变形结构的降阻三通管件。本文针对分流三通中两个方向的局部阻力系数进行优化，分析了不同宽高比、流量比下优化三通的减阻效果，提出了无量纲弧线高度概念。与传统三通相比较，新型的无量纲弧线三通的直管段局部阻力系数，减阻率最高达38.05%，三通支流段的局部阻力系数减阻率最高达30.62%。附图说明图1为本技术实施例的典型建筑走廊的管道布置示意图；图2为本技术实施例的变弧线三通的高度定义；图3为本技术实施例的三通划分为体积1-3三个部分；图4为本技术实施例的不同流量比和不同无量纲弧线高度下的三通直管段减阻率；图5为本技术实施例的不同流量比和不同无量纲弧线高度下的三通支管段减阻率；图6为本技术实施例的三通直管段局部阻力和各参数的对应关系；图7为本技术实施例的三通支管段局部阻力和各参数的对应关系；图8为本技术实施例的三通直管段的湍流动能耗散率与流量比的对应关系；图9为本技术实施例的三通支管段的湍流动能耗散率和对流项随流量比的对应关系。具体实施方式为了更清楚地说明本技术实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。实施例一、本技术的一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通，包括：主管，与主管方向相同的直通管管径小于主管管径，直通管与主管的中心管线在同一水平线上，与主管连接的三通支流管的延伸方向与主管的延伸方向呈90度，主管与直通管相连接的管线上凸且上凸方向与原连接方向垂直，变弧线变径三通下游处设置有用以与变弧线变径三通相连接的下游管，且变弧线变径三通上凸高度与下游管断面的长边长度之比为正值。其中，上凸方向为管线上凸最高点的径向延伸方向，上凸高度为上凸最高点的径向距离与管径之差。本技术的研究思路是：基于湍流能量耗散率理论下分析减阻的原理，采用CFD(计算流体力学软件)数值模拟方法，研究三通弧线形状的优化，以及在多工况(不同流量比、高宽比)下的三通阻力特性。本研究所基于的一个基本假设是，只考虑对三通的某一条支路进行减阻，不需要考虑另一条支路的阻力。图1是个家庭房间风管回风实例：众所周知，风机的选型是基于最不利环路，减少最不利环路的阻力才是减少风机消耗的唯一途径。但是对于三通来说，比如三通abc，它有两个局部阻力系数，一是三通直管的局部阻力系数，二是三通支管的局部阻力系数，如果管路1-2-3-4属于最不利环路，只需要减少即可起到减阻作用，减少并不影响阻力计算和风机选型。同样地，如果管路5-6-7-8属于最不利环路，只需要减少，不需要考虑的大小。即只需要在满足三通属于最不利环路的那部分支路畅通的前提下，尽可能的减少那部分的阻力。所以本文研究的重点是：在同一工况下，只考虑减少三通一个通路的阻力，不需要同时对两个通路进行减阻。定义三通上游（upstream）断面长边长度为、三通下游（downstream）断面长边长度为、三通支流（branch）断面长边长度为，其断面短边长度均取250mm。现有规范中没有明确规定关于三通上下游管道的长度取值，故本研究选取三通上下游管段长度与对应的管道长边长度相等，即分别为、、。由于每个三通的弧线高度尺寸的不同其相对高度也会不同，所以定义一个无量纲弧线高度，其值就与三通的尺寸无关。如图2所示，h代表所研究变弧线三通上凸（或下凹）的高度，代表三通下游管断面长边长度，的大小就代表着这一段管道上凸或者下凹的程度，正值代表上凸，负值代表下凹。三通对前后的流体作用不仅限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通，其特征为，包括：主管，与所述主管方向相同的直通管管径小于所述主管管径，所述直通管与所述主管的中心管线在同一水平线上，与所述主管连接的三通支流管的延伸方向与所述主管的延伸方向呈90度，所述主管与所述直通管相连接的管线上凸且上凸方向与原连接方向垂直。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通，其特征为，包括：主管，与所述主管方向相同的直通管管径小于所述主管管径，所述直通管与所述主管的中心管线在同一水平线上，与所述主管连接的三通支流管的延伸方向与所述主管的延伸方向呈90度，所述主管与所述直通管相连接的管线上凸且上凸方向与原连接方向垂直。


2.根据权利要求1所述的一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通，其特征为，所述变弧线变径三通下游处设置有用以与所述变弧线变径三通相连接的下游管，且所述变弧线变径三通上凸高度与所述下游管断面的长边...

【专利技术属性】
技术研发人员：何垒，李安桂，李懋，张婉卿，方智宇，王帅，
申请(专利权)人：中铁二院华东勘察设计有限责任公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33