一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法制造方法及图纸

本申请涉及一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法，属于流体控制技术领域，用于自适应分配和调节进入流体通道下游各分区的流量，包括：流量调节组件，其包括翼面，翼面位于流体通道内，翼面受到流体通道内流体的作用力自适应旋转，以改变流体通道各分区的流通面积。本申请的上下分区自适应流量分配调节装置能够根据流体的流速大小自适应分配和调节进入流体通道下游各分区的流量。当流体对翼面的作用力矩增大，对应的翼面的旋转角度越大，翼面的旋转将改变流体通道各分区的流通面积，以使流体通道的流体流量发生变化，从而达到分配调节流体通道内各分区流体流量的目的。本申请的装置结构简单，流动损失小，可自适应调节。

【技术实现步骤摘要】
一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法
本申请涉及流体控制
，特别涉及一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法。
技术介绍
在热力发电、石油化工、海洋平台和船舶动力等领域广泛采用各种热交换装置。热源介质包括蒸汽、高温烟气、高温淡水、润滑油等。冷源通常根据应用环境就地取材，常用的冷源介质有空气、河水、海水等。以海洋船舶动力系统为例，其中三种典型的热交换设备有冷凝器、润滑油冷却器、淡水冷却器，其热源介质分别为蒸汽、润滑油和淡水，且热源介质温度各不相同，这三种热交换设备的冷源均可采用海水。相关技术中，换热器设备经常需要进行流体介质的流量分配和调节，传统手段一般采用调节阀门的开度来实现。但采用阀门调节存在以下缺点：采用阀门调节需为每个用户、每个需要控制的流道单独设置调节阀门，系统组成复杂；阀门在调节流量的同时产生较大的节流损失，增加系统泵源配置负担；阀门节流产生额外的振动噪声，对系统安全可靠性和周围环境产生不利影响；通过转动手轮调节阀门开度费时费力，且调节精度较差；采用自动调节需为每台阀门配备电动或液压驱动机构，并设置一套传感器和控制系统，增加系统复杂程度，增加设备数量和重量。
技术实现思路
本申请实施例提供一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法，以解决相关技术中采用阀门进行流体介质的流量分配和调节，需要配备电动或液压驱动机构，导致系统组成和控制策略复杂，安全性和可靠性降低，流动损失和振动噪声增大的问题。本申请实施例第一方面提供了用于自适应分配和调节进入流体通道内各分区的流量，包括：流量调节组件，其包括若干翼面，若干所述翼面位于所述流体通道内将流体通道分隔为上下分区的若干流通区域，所述翼面受到流体通道内流体的作用力自适应旋转，以改变所述流体通道各分区的流通面积。在一些实施例中：所述流体通道为圆形或矩形筒体结构，所述翼面设有一个或多个，所述翼面两端的翼型截面均设有旋转轴，相邻的两个翼面之间及翼面与流体通道内壁之间通过旋转轴转动连接，所述翼面两端的旋转轴在同一垂直于来流方向的水平线上。在一些实施例中：所述旋转轴上设有将所述翼面悬空在所述流体通道内的支撑杆，所述支撑杆的一端与旋转轴固定连接，支撑杆的另一端与流体通道的内壁固定连接。在一些实施例中：所述翼面的吸力面朝向所述流体通道的上壁，所述翼面的压力面朝向所述流体通道的下壁；或所述翼面的吸力面朝向所述流体通道的下壁，所述翼面的压力面朝向所述流体通道的上壁，所述吸力面的弧线弯度大于所述压力面的弧线弯度。在一些实施例中：所述旋转轴垂直于所述翼面两端的翼型截面，且所述旋转轴位于使得所述翼面所受到的流体作用力和重力关于旋转轴的转动力矩方向相反的位置。在一些实施例中：多个所述翼面中相邻的两个所述翼面之前预留有转动间隙。在一些实施例中：所述翼面的前缘朝向所述流体通道的入口侧，所述翼面的后缘朝向所述流体通道的出口侧。在一些实施例中：所述翼面在所述流体通道内将所述流体通道分为上流道和下流道，所述流体通道设有限制所述翼面向下流道和/或上流道方向旋转的限位杆。在一些实施例中：所述限位杆包括上限位杆和下限位杆，所述上限位杆位于所述上流道内，所述下限位杆位于所述下流道内，所述上限位杆和下限位杆均设有与所述流体通道内壁连接的定位杆。本申请实施例第二方面提供了一种上下分区自适应流量分配调节装置的设计方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、根据流体通道的不同工况下上流道和下流道需求流量计算总需求流量，并获得总需求流量与上流道和下流道需求流量的变化关系，根据上流道和下流道的流量分配比例Q上/Q下选择翼面的翼型；步骤2、根据总需求流量与上流道和下流道需求流量的变化关系确定翼面的初始状态，若总需求流量增加，上流道和下流道需求流量比例Q上/Q下也增加，则翼面初始状态时上流道入口截面积最小，且随流体作用力增加翼面应向使上流道入口截面积增大的方向旋转；若总需求流量增加，上流道和下流道需求流量比例Q上/Q下减小，则翼面初始状态时上流道入口截面积最大，且随流体作用力增加翼面应向使上流道入口截面积减小的方向旋；步骤3、根据流量需求和流体通道尺寸，布置流量调节组件的结构，其包括翼面的尺寸、旋转轴的高度、翼面的前缘与来流入口距离，在此基础上确定不同工况下，为满足上流道和下流道流量需求，翼面应处于的攻角α状态，获得攻角α与总需求流量Q的对应关系α＝f(Q)；步骤5、对自适应流量分配调节装置进行CFD建模分析，修正翼面的攻角α与总需求流量对应关系，以使各工况下上流道和下流道的实际流量不小于最低需求流量；步骤6、对翼面进行受力分析，并调整旋转轴和翼面重心位置，使翼面处于各工况攻角位置时，所受到的流体作用力矩与重力力矩平衡MZ+MG＝0；步骤7、根据翼面的实际调节需要设置限位杆，将翼面可转动范围限制在设定的攻角区间范围内。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法，用于调配进入下游流体通道的流量，由于本申请的自适应流量分配调节装置设有流量调节组件，该流量调节组件包括翼面，翼面位于流体通道内，翼面受到流体通道内流体的作用力自适应同步旋转，以改变流体通道各分区的流通面积，以使流体通道的流体流量发生变化，从而达到分配调节流体通道内各分区流体流量的目的。因此，本申请的上下分区自适应流量分配调节装置能够根据流体的流速大小自适应分配和调节进入流体通道下游各分区的流量。当流体对翼面的作用力矩增大，对应的翼面的旋转角度越大，翼面的旋转将改变流体通道各分区的流通面积，以使流体通道的流体流量发生变化，从而达到分配调节流体通道内各分区流体流量的目的。本申请的上下分区自适应流量分配调节装置结构简单，流动损失小，可自适应调节。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。图1为本申请实施例的立体结构图；图2为本申请实施例的翼面受力分析图；图3为本申请实施例的翼面工作原理图。附图标记：1、流体通道；11、上流道；12、下流道；2、流量调节组件；21、翼面；22、下限位杆；23、旋转轴；24、支撑杆；25、定位杆；26、上限位杆。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例提供了一种上下分区自适应流量分配调节装置及设计方法，其能解决相关技术中采用阀门进行流体介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上下分区自适应流量分配调节装置，用于自适应分配和调节进入流体通道(1)内各分区的流量，其特征在于，包括：/n流量调节组件(2)，其包括若干翼面(21)，若干所述翼面(21)位于所述流体通道(1)内将流体通道(1)分隔为上下分区的若干流通区域，所述翼面(21)受到流体通道(1)内流体的作用力自适应旋转，以改变所述流体通道(1)各分区的流通面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种上下分区自适应流量分配调节装置，用于自适应分配和调节进入流体通道(1)内各分区的流量，其特征在于，包括：
流量调节组件(2)，其包括若干翼面(21)，若干所述翼面(21)位于所述流体通道(1)内将流体通道(1)分隔为上下分区的若干流通区域，所述翼面(21)受到流体通道(1)内流体的作用力自适应旋转，以改变所述流体通道(1)各分区的流通面积。


2.如权利要求1所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
所述流体通道(1)为圆形或矩形筒体结构，所述翼面(21)设有一个或多个，所述翼面(21)两端的翼型截面均设有旋转轴(23)，相邻的两个翼面之间及翼面(21)与流体通道(1)内壁之间通过旋转轴(23)转动连接，每个所述翼面(21)两端的旋转轴(23)在同一水平线上。


3.如权利要求2所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
所述旋转轴(23)上设有将所述翼面(21)悬空在所述流体通道(1)内的支撑杆(24)，所述支撑杆(24)的一端与旋转轴(23)固定连接，支撑杆(24)的另一端与流体通道(1)的内壁固定连接。


4.如权利要求2所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
所述翼面(21)的吸力面朝向所述流体通道(1)的上壁，所述翼面(21)的压力面朝向所述流体通道(1)的下壁；或所述翼面(21)的吸力面朝向所述流体通道(1)的下壁，所述翼面(21)的压力面朝向所述流体通道(1)的上壁，所述吸力面的弧线弯度大于所述压力面的弧线弯度。


5.如权利要求2所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
所述旋转轴(23)垂直于所述翼面(21)两端的翼型截面，且所述旋转轴(23)位于使得所述翼面(21)所受到的流体作用力和重力关于旋转轴(23)的转动力矩方向相反的位置。


6.如权利要求2所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
多个所述翼面(21)中相邻的两个所述翼面(21)之前预留有转动间隙。


7.如权利要求1所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
所述翼面(21)的前缘朝向所述流体通道(1)的入口侧，所述翼面(21)的后缘朝向所述流体通道(1)的出口侧。


8.如权利要求1所述的一种上下分区自适应流量分配调节装置，其特征在于：
所述翼面(21)在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏俊杰，陶海坤，姚露，郭裕，余志庭，郁飞，王春国，韩灿峰，李俊益，
申请(专利权)人：武汉第二船舶设计研究所中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42