[发明专利]一种基于耗散函数对比分析的变弧线变径三通

说明书

本发明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。本发明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，无量纲弧线高度的最优值固定在一定的范围内。改变三通连接段的弧线高度在一定程度上可以降低三通直管段和支管段的阻力，减阻率最多可达38.05%。

技术领域

本发明涉及管道局部构件技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明的有益效果为：本发明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为本发明实施例的典型建筑走廊的管道布置示意图；