基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法,包括：基于椭球空腔楼盖排烟的建造方法，进行空腔楼盖的排烟、通风、空调工作以及灭火；基于气流损失的计算方法，包括橄榄球状空腔获得总损失和碟状空腔获得总气流损失。本发明专利技术采用椭球空腔构成的楼盖，由于空腔内壁的曲面化特性，相较于传统的立方体空腔总体气流流动能量损耗小，气流流动效果好，突缩，突扩能量损失小的优势，在空腔楼盖气流流动的应用中比传统的立方体空腔效果更优，且相较于传统明管有一定的防火性能，在室内排烟、室内通风、空调工作、向楼盖通入全氟己酮等灭火气体进行灭火工作等方面有较为经济性，高效性的应用。高效性的应用。高效性的应用。

【技术实现步骤摘要】
基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法


[0001]本专利技术属于建造与能量损失测量
，尤其涉及一种基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法。

技术介绍

[0002]椭球空腔楼盖气流流动，即在楼盖中的填充体间连接尺寸不定的暗管，暗管形状包括但不限于圆形，矩形，三角形等；室内气体由排烟口(或外界)进入楼盖内的椭球状空腔后，经过各空腔之间的暗管逐步排出到外界(排烟口)，以达到气流流动的目的，本专利技术所述楼盖投入使用时，抽出室内气体可以进行排烟工作，向楼盖内通入气体进行通风工作，连接空调设备进行空调工作，向内通入全氟己酮等灭火气体进行灭火工作等。另外，建造施工过程中，常规填充体的空腔形状为立方体，而对于此过程中的气体能量损耗计算，现有技术仅能由数值模拟得到楼盖暗管中的能量损失，而不能通过公式等理论方法进行计算，对数值模拟软件的依赖性过大，难以自主化设计空腔楼盖气流流动的形式，另外，数值模拟技术仅能提供宏观表面性的结论，对于细节部分难以与公式等理论方法媲美，因此前者无法提供有效的方法进行楼盖气流流动的管路优化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，实现高楼盖承载力，高效气体流动，节省造价和方便施工建造。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，包括：
[0005]基于椭球空腔楼盖排烟的建造方法，进行空腔楼盖的排烟、通风、空调工作以及灭火；
[0006]基于气流损失的计算方法包括橄榄球状空腔获得总损失和碟状空腔获得总气流损失。
[0007]可选的，所述椭球空腔楼盖排烟的建造方法包括：
[0008]使用包括但不限于混凝土在内的耐高温建造材质制造半个椭球空腔的填充体，填充体壁面预留孔洞；
[0009]制作另外半个椭球空腔的填充体，两个填充体的椭球空腔拼接成完整椭球空腔；
[0010]将椭球空腔的上下部分对应的填充体进行拼装，将完整的椭球空腔填充体放置于预建造的楼盖上，相邻两填充体使用内壁光滑的暗管连接；
[0011]采用混凝土或者其他浇筑材料进行浇筑，凝固后形成楼盖；
[0012]进行管路设计，排烟口开启，进行排烟通风。
[0013]可选的，所述橄榄球状空腔呈现标准轴对称，均匀调控气流；所述碟状空腔呈现立方体部分边角面曲面化，使用范围广。
[0014]可选的，所述橄榄球状空腔气流损失的计算方法包括：
[0015]将椭球沿轴向划分为无数高度为dx的圆盘，得到划分后微元体圆盘的几何参数；
[0016]对划分的每一微元体进行气流损失的计算；
[0017]基于每一微元体的气流损失，通过积分方法得到气流的总损失。
[0018]可选的，所述碟状空腔气流损失的计算方法包括：
[0019]计算碟状空腔最高最低点之间的距离所连的矩形暗管上下面距离；
[0020]测量得到空腔前后面距离与所连矩形管上下面的距离；
[0021]将壁面的上下曲面曲线化，获得近似曲面长度；计算最大曲线的直线化后的周长；
[0022]计算平均长度曲线的周长，将直线化后的周长带入经验公式，得到平均长度曲线的周长；
[0023]将平均长度曲线所在的面等效为面积相等的近似圆；
[0024]最后通过能量损失计算公式获得空腔的总气流损失。
[0025]可选的，所述橄榄球状空腔气流损失中获取几何参数的计算如下：建立坐标系，将椭球沿轴向划分高度为dx的微元圆盘，橄榄球状椭球映射在平面为标准椭圆，
[0026][0027]其中d
i
为第i个微元圆盘的直径；x
i
为椭球沿轴向距原点的距离；y
1i
为轴线距离x
i
处对应的径向距离；a,b分别为椭球长、短臂长度。
[0028]可选的，所述橄榄球状空腔气流损失中获取每一微元体的气流损失和总损失的计算如下：
[0029]计算每一微段的气流损失时，由标准圆管中气流损失公式可知：
[0030][0031]其中，dh
urec
为第i各微元环中的气流损失，λ为沿程阻力系数；dx1为微元环的轴向高度，u
i
为微元环的入口速度，d
i
为微元环的气流入口端面直径，g为重力加速度；
[0032]计算总能量损失时，对dh
i
进行积分，得到单个橄榄球状空腔的沿程能量损失如下：
[0033][0034]其中，a为椭球长臂长的1/2。
[0035]可选的，所述碟状空腔中通过能量损失计算公式获得空腔的总气流损失计算过程包括：
[0036]通过能量损失计算公式得到空腔的沿程气流损失h
rec
为：
[0037][0038][0039]其中，λ
rec
为碟状空腔的沿程阻力系数，L为碟状空腔的气流流入，流出暗管之间的距离，d
de
为等效近似圆的直径，Re为雷诺数，Δ为管壁绝对粗糙度，u为空腔内的气体流动速度，g为重力加速度。
[0040]可选的，椭球空腔楼盖使用方法包括：当椭球空腔楼盖投入使用时，对于灭火，从风机处向楼板内通入灭火气体，通入的方式包括风机吹入、外压压入；对于排烟，使风机处产生负压以将室内烟气从排烟口吸出；对于空调调温，向楼板通入空腔气体；对于通风，向楼盖内部通入新鲜空气。
[0041]本专利技术技术效果：本专利技术公开了一种基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，椭球空腔构成的楼盖，由于空腔内壁的曲面化特性，相较于传统的立方体空腔有着耗损小，气流流动效果好，突缩，突扩能量损失小的优势，在空腔楼盖气流流动的应用中比传统的立方体空腔效果更优，此外，由于楼板暗管、空腔内空间较小，火灾发生时明火无法沿着楼板暗管进行扩散，因此本专利技术有一定的防火隔热性能。在室内排烟、室内通风、空调工作、向楼盖通入全氟己酮等灭火气体进行灭火工作等方面有较为经济性，高效性的应用；且本专利技术提出规范化的公式对椭球空腔的气流损失进行精确化的计算；除此以外，由于椭球上下部分可以看做两个碗状的拱状结构(可以形成单向拱形或双向拱形等受力结构)，传统立方体空腔上下壁面所承受的压力导致的弯矩在椭球空腔中变得极小，相较于传统立方体空腔，本专利技术有着提高楼盖承载力，高效气体流动，节省造价和方便施工建造。
附图说明
[0042]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0043]图1为本专利技术实施例基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法的流程示意图。
[0044]图2本专利技术实施例空腔为橄榄球状的填充体横剖图；
[0045]图3本专利技术实施例空腔为碟状的填充体横剖图；
[0046]图4本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，其特征在于，包括：基于椭球空腔楼盖排烟的建造方法，进行空腔楼盖的排烟、通风、空调工作以及灭火；基于气流损失的计算方法包括橄榄球状空腔获得总损失和碟状空腔获得总气流损失。2.如权利要求1所述的基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，其特征在于，所述椭球空腔楼盖排烟的建造方法包括：使用包括但不限于混凝土在内的耐高温建造材质制造半个椭球空腔的填充体，填充体壁面预留孔洞；制作另外半个椭球空腔的填充体，两个填充体的椭球空腔拼接成完整椭球空腔；将椭球空腔的上下部分对应的填充体进行拼装，将完整的椭球空腔填充体放置于预建造的楼盖上，相邻两填充体使用内壁光滑的暗管连接；采用混凝土或者其他浇筑材料进行浇筑，凝固后形成楼盖；进行管路设计，开启排烟口，进行排烟通风。3.如权利要求2所述的基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，其特征在于，所述橄榄球状空腔呈现标准轴对称，均匀调控气流；所述碟状空腔呈现立方体部分边角面曲面化，使用范围广。4.如权利要求3所述的基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，其特征在于，所述橄榄球状空腔气流损失的计算方法包括：将椭球沿轴向划分为无数高度为dx的圆盘，得到划分后微元体圆盘的几何参数；对划分的每一微元体进行气流损失的计算；基于每一微元体的气流损失，通过积分方法得到气流的总损失。5.如权利要求4所述的基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，其特征在于，所述碟状空腔气流损失的计算方法包括：计算碟状空腔最高最低点之间的距离所连的矩形暗管上下面距离；测量得到空腔前后面距离与所连矩形管上下面的距离；将壁面的上下曲面曲线化，获得近似曲面长度；计算最大曲线的直线化后的周长；计算平均长度曲线的周长，将直线化后的周长带入经验公式，得到平均长度曲线的周长；将平均长度曲线所在的面等效为面积相等的近似圆；最后通过能量损失计算公式获得空腔的总气流损失。6.如权利要求5所述的基于椭球空腔楼盖气流流动建造方法与气流损失计算方法，其特征在于，所述橄榄球状空腔气流损失中获...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，古傲林，张亚军，刘伟鑫，孟子扬，王姗姗，王昕鹤，曾翠君，韩冠旭，胡晨华，田浩宇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：