[发明专利]一种流量平衡的扩散管设计方法

权利要求书

1.一种流量平衡的扩散管设计方法，扩散管包括扩散管包括总管、支管和扩散头，总管的一侧与多个支管连接，每个支管的端部均设有扩散头，其特征在于，扩散管设计方法包括以下步骤：

步骤1：根据流量平衡指标要求，初步确定扩散管的总管结构参数取值范围并且在该总管结构参数取值范围内选取一组总管结构参数样本；

步骤2：针对该总管结构参数样本，执行流体阻力计算，以得到相应的支管开孔内径；

步骤3：选取满足实际条件的支管开孔内径；

步骤4：根据包括总管结构参数样本和满足实际条件的支管开孔内径，校核孔口流量系数，并判断孔口流量系数是否符合实际；如果是，进入步骤6；如果否，进入步骤5；

步骤5：修改孔口流量系数，更新总管结构参数样本；进入步骤2；

步骤6：根据包括总管结构参数样本和校核后的满足实际条件的支管开孔内径，校核支管最大流量值条件，并判断是否满足设计要求；如果是，进入步骤9；如果否，进入步骤7；

步骤7：修改开孔数，更新总管结构参数样本；如果修改开孔数，得到的最大流速能满足设计要求，进入步骤2；如果修改开孔数，得到的最大流速无法满足设计要求，进入步骤8；

步骤8：修改总管长度和内径，更新总管结构参数样本；进入步骤2；

步骤9：得到最优总管结构参数样本和满足实际条件的支管开孔内径；调整扩散头结构形式，修正支管开孔内径，使设计的支管流量逼近所计算得到的最优值，从而使得制得的扩散管的所有支管的流量达到平衡；

其中：流量平衡指标包括在预定的总管流量前提下，配水平衡度和支管最大流量均满足设计要求，配水平衡度定义为支管最大流量与支管最小流量之比；支管最大流量定义为任一支管开孔处沿支管流通截面平均流量最大值；

总管结构参数包括总管长度、总管粗糙度、总管内径、总管壁厚、开孔数量、开孔流量系数。

2.如权利要求1所述的一种流量平衡的扩散管设计方法，其特征在于，所述的总管长度根据舱室布置，纵向贯穿全舱；总管粗糙度选取需考虑全新和使用后条件；开孔流量系数在初选时需假定，根据工程经验其取值范围在0.62～0.85之间。

3.如权利要求1所述的一种流量平衡的扩散管设计方法，其特征在于，所述的步骤2中的执行流体阻力计算是以首先满足配水平衡度要求进行的计算，然后校核开孔流量系数和支管最大流量条件。

4.如权利要求3所述的一种流量平衡的扩散管设计方法，其特征在于，所述的步骤2中的执行流体阻力计算是指根据伯努利方程和连续性方程，结合经验公式与半经验公式实现的流体计算。

5.如权利要求4所述的一种流量平衡的扩散管设计方法，其特征在于，所述的支管开孔内径的计算方法如下：

扩散管压差沿线分布最大值满足：

其中：

扩散管配水特性系数；

g，重力加速度；

n，管路粗糙度；

L，管路总长度；

D，管路内径；

ΔΦ，扩散管压差沿线分布最大值；

开孔比β为扩散管孔口总面积与总管横截面积的比值，β满足：

其中：

m，开孔数量；

d，支管开孔内径；

η，配水平衡度指标；

μ，孔口流量系数，根据支管开孔内径D和管壁厚度δ之比查表获得；

根据(1)式、(2)式可得到开孔内径值的取值范围。

6.如权利要求4所述的一种流量平衡的扩散管设计方法，其特征在于，所述的步骤9中最优总管结构参数样本和满足实际条件的支管开孔内径是通过修改开孔数和修改总管内径，通过权利要求4所述的方法，得到更新的总管结构参数样本和支管开孔内径，直至完全满足配水均匀度指标要求，得到最优的总管结构参数样本和满足实际条件的支管开孔内径。

7.如权利要求1所述的一种流量平衡的扩散管设计方法，其特征在于，所述的步骤9中使设计的支管流量与逼近所计算得到的最优值的方法是通过调整扩散头结构形式实现，包括调整总管与支管之间夹角、扩散头内径、扩散头长度，实现对扩散管流量分配进行优化。