專利名稱：低阻力方形漸擴變徑構件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通風空調的局部構件，尤其是一種低阻力方形漸擴變徑構件。
背景技術：
流體在直管段中的流動分為層流和穩流兩種流態。對于層流，管道斷面流速分布 是以管中心線為軸的旋轉拋物面。對于紊流，速度分布不同于層流，過流斷面上的流速分布 大致可分為三個區域，在靠近壁面處有一薄層流體，沿徑向存在較大的速度梯度，這一層稱 為粘性底層，或稱為近壁層流層。由于紊流脈動動量交換的結果，離管壁不遠處到管道中心 的絕大部分區域流速分布比較均勻，這部分流體處于紊流運動狀態，稱為紊流核心區。在紊 流核心區和粘性底層之間存在范圍很小的過渡區域。圓管紊流運動過流斷面上流速分布為 對數規律或指數規律。流體經過變徑后會首先產生一個小的噴射段，見圖1。在此段中核心區體積會突然 擴大，但是主流速度并不變化。與此同時邊界層與穩流核心區分離，開始形成穩流核心區和 邊界層區，同時在邊界層區會產生大的渦旋。這就形成了核心段，在核心段中軸心速度一直 不變，但是由于自由紊流的發展，核心斷面縮小。核心段長度取決于紊流形成的速度。核心 段在漸擴中又可以分成核心段I和核心段II，在核心段I中，由于邊界渦流的出現和核心區 流體的慣性，再次階段中核心區的大小基本不變，區域稱矩形直線狀。而等自由紊流發展到 一定程度，核心區邊界開始脫落，形成弧形的核心區邊界，這就產生了核心段II。在核心段 后會產生主體段，此段渦旋已經消失，并不會引起較大阻力。研究表明在整個流體進入變徑 的過程中，最能造成阻力的就是在此階段所產生的邊界漩渦。通常人們在通風空調系統中主要運用的是普通漸擴變徑構件，如圖2所示，其特 點是不論是漸擴還是減縮，其構造形式均一樣。并且，由于其和流體在變徑構件中的流動規 律與漸擴所導引的流體運動規律并不相同，也就是沒有按照核心區發展的規律進行變徑設 計，這就是的在普通變徑中會在變徑構件與管道入口和出口處產生較大渦旋，從而造成了 較大的過流阻力。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型低阻力方形漸擴變徑構件，通過其獨特的設計使得 該漸擴變徑的外邊緣分別與流體經過突擴時的產生的噴射段、核心段I、核心段II的外邊 緣相貼合。從而消除了流體在經過漸擴變徑時產生的渦旋區；最終達到減小流體經過彎管 時的阻力的目的。為了實現上述目的，本發明提供一種低阻力方形漸擴變徑構件，包括構件入口管 與出口管，及與該兩管口相連接的漸擴段，其特征在于在所述漸擴段上設一弧形漸擴段與 等徑段相連的變徑段，且在所述等徑段尾部與入口管相連處設弧形過渡段；弧形漸擴段、等 徑段和弧形過渡段相連并分別與出口管、入口管連接形成一個方形漸擴變徑通道。所述弧形漸擴段一端與構件出口管相連，弧形漸擴段另一端與等徑段相連，該等徑段再與入口管相連。所述弧形漸擴段的直徑大于等徑段的直徑，所述弧形漸擴段的弧長大于弧形過渡 段的弧長。所述弧形漸擴段弧線的圓心在弧形漸擴段與出口管連接面的延長面上；弧形過渡 段弧線的圓心在弧形過渡段與入口管連接面的延長面上。由以上可見，本發明首先通過弧形漸擴段對流體經過時的噴射段流體進行緩沖并 幫助其核心擴大，同時通過等徑段保持流體在流體核心段I內的運動狀態，最后再通過弧 形過渡段幫助流體從小管徑向大管徑進行過渡，這樣就完全合乎流體本身的運動狀態，從 而消除渦旋區，達到減小流體經過彎管時的阻力的目的。
圖1是變徑中流體分段示意圖；圖2是現有的方形彎管結構示意圖；圖3是本發明 低阻力方形彎頭結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細地說明。如圖3所示，該低阻力方形漸擴變徑構件，包括構件入口管5與出口管6，及與該兩 管口相連接的漸擴段，其中在原有錐形漸擴段上設一弧形漸擴段1與等徑段2相連的變徑 段，且在所述等徑段2尾部與入口管5相連處設弧形過渡段3 ；弧形漸擴段1、等徑段2和弧 形過渡段3相連并分別與出口管6、入口管5連接形成一個方形漸擴變徑通道。所述弧形漸 擴段1 一端與構件出口管6相連，弧形漸擴段1另一端與所述等徑段2相連，該等徑段2再 與入口管5相連。并且弧形漸擴段1的直徑大于等徑段2的直徑，所述弧形漸擴段1的半 徑和弧長大于弧形過渡段3的半徑和弧長。弧形漸擴段1弧線的圓心在弧形漸擴段1與等徑段2連接面的延長面上(圖3所 示，A-D延長線與弧形漸擴段1與等徑段2連接點延長線的交點處)；弧形過渡段3弧線的 圓心在弧形過渡段3與入口管5連接面的延長面上(圖3所示，B-C兩內弧線)。本發明首先通過弧形漸擴段1對流體經過時的噴射段流體進行緩沖并幫助其核 心擴大。同時通過等徑段2保持流體在流體核心段I (見圖1所示)內的運動狀態。最后 再通過弧形過渡段3幫助流體從小管徑(入口管)向大管徑(出口管)進行過渡。這樣就 完全合乎流體本身的運動狀態，從而消除渦旋區，達到減小流體經過彎管時的阻力的目的。本發明按照核心區發展的規律，并提供了按照流體在變徑構件中的流動規律與漸 擴所導引的流體運動規律一致的設計方案，進行漸擴變徑設計，使得該漸擴變徑的外邊緣 分別與流體經過突擴時的產生的噴射段、核心段I、核心段II的外邊緣相貼合。從而消除了 流體在經過漸擴變徑時產生的渦旋區；最終達到減小流體經過彎管時的阻力的目的。
權利要求
低阻力方形漸擴變徑構件，包括構件入口管(5)與出口管(6)，及與該兩管口相連接的漸擴段，其特征在于在所述漸擴段上設一弧形漸擴段(1)與等徑段(2)相連的變徑段，且在所述等徑段(2)尾部與入口管(5)相連處設弧形過渡段(3)；弧形漸擴段(1)、等徑段(2)和弧形過渡段(3)相連并分別與出口管(6)、入口管(5)連接形成一個方形漸擴變徑通道。
2.根據權利要求1所述的低阻力方形漸擴變徑構件，其特征在于所述弧形漸擴段(1) 一端與構件出口管(6)相連，弧形漸擴段(1)另一端與所述等徑段(2)相連，該等徑段(2) 再與入口管(5)相連。
3.根據權利要求1所述的低阻力方形漸擴變徑構件，其特征在于所述弧形漸擴段(1) 的直徑大于等徑段(2)的直徑，所述弧形漸擴段(1)的弧長大于弧形過渡段(3)的弧長。
4.根據權利要求1所述的低阻力方形漸擴變徑構件，其特征在于所述弧形漸擴段(1) 弧線的圓心在弧形漸擴段(1)與出口管(6)連接面的延長面上；弧形過渡段(3)弧線的圓 心在弧形過渡段(3)與入口管(5)連接面的延長面上。
全文摘要
本發明公開了一種低阻力方形漸擴變徑構件，包括構件入口管(5)與出口管(6)，及與該兩管口相連接的漸擴段，其特征在于在所述漸擴段上設一弧形漸擴段(1)與等徑段(2)相連的變徑段，且在所述等徑段(2)尾部與入口管(5)相連處設弧形過渡段(3)構成方形漸擴變徑通道。通過其獨特的設計使得該漸擴變徑的外邊緣分別與流體經過突擴時的產生的噴射段、核心段1、核心段2的外邊緣相貼合。從而消除了流體在經過漸擴變徑時產生的渦旋區；最終達到減小流體經過彎管時的阻力的目的。
文檔編號F16L9/00GK101813224SQ201010181608
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者司鵬飛, 李安桂, 樊越勝, 高然 申請人:西安建筑科技大學