CN101813224A - 低阻力方形渐扩变径构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低阻力方形渐扩变径构件，包括构件入口管(5)与出口管(6)，及与该两管口相连接的渐扩段，其特征在于：在所述渐扩段上设一弧形渐扩段(1)与等径段(2)相连的变径段，且在所述等径段(2)尾部与入口管(5)相连处设弧形过渡段(3)构成方形渐扩变径通道。通过其独特的设计使得该渐扩变径的外边缘分别与流体经过突扩时的产生的喷射段、核心段1、核心段2的外边缘相贴合。从而消除了流体在经过渐扩变径时产生的涡旋区；最终达到减小流体经过弯管时的阻力的目的。

Description

低阻力方形渐扩变径构件
技术领域
本发明涉及一种通风空调的局部构件，尤其是一种低阻力方形渐扩变径构件。
背景技术
流体在直管段中的流动分为层流和稳流两种流态。对于层流，管道断面流速分布是以管中心线为轴的旋转抛物面。对于紊流，速度分布不同于层流，过流断面上的流速分布大致可分为三个区域，在靠近壁面处有一薄层流体，沿径向存在较大的速度梯度，这一层称为粘性底层，或称为近壁层流层。由于紊流脉动动量交换的结果，离管壁不远处到管道中心的绝大部分区域流速分布比较均匀，这部分流体处于紊流运动状态，称为紊流核心区。在紊流核心区和粘性底层之间存在范围很小的过渡区域。圆管紊流运动过流断面上流速分布为对数规律或指数规律。
流体经过变径后会首先产生一个小的喷射段，见图1。在此段中核心区体积会突然扩大，但是主流速度并不变化。与此同时边界层与稳流核心区分离，开始形成稳流核心区和边界层区，同时在边界层区会产生大的涡旋。这就形成了核心段，在核心段中轴心速度一直不变，但是由于自由紊流的发展，核心断面缩小。核心段长度取决于紊流形成的速度。核心段在渐扩中又可以分成核心段I和核心段II，在核心段I中，由于边界涡流的出现和核心区流体的惯性，再次阶段中核心区的大小基本不变，区域称矩形直线状。而等自由紊流发展到一定程度，核心区边界开始脱落，形成弧形的核心区边界，这就产生了核心段II。在核心段后会产生主体段，此段涡旋已经消失，并不会引起较大阻力。研究表明在整个流体进入变径的过程中，最能造成阻力的就是在此阶段所产生的边界漩涡。
通常人们在通风空调系统中主要运用的是普通渐扩变径构件，如图2所示，其特点是不论是渐扩还是减缩，其构造形式均一样。并且，由于其和流体在变径构件中的流动规律与渐扩所导引的流体运动规律并不相同，也就是没有按照核心区发展的规律进行变径设计，这就是的在普通变径中会在变径构件与管道入口和出口处产生较大涡旋，从而造成了较大的过流阻力。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型低阻力方形渐扩变径构件，通过其独特的设计使得该渐扩变径的外边缘分别与流体经过突扩时的产生的喷射段、核心段I、核心段II的外边缘相贴合。从而消除了流体在经过渐扩变径时产生的涡旋区；最终达到减小流体经过弯管时的阻力的目的。
为了实现上述目的，本发明提供一种低阻力方形渐扩变径构件，包括构件入口管与出口管，及与该两管口相连接的渐扩段，其特征在于：在所述渐扩段上设一弧形渐扩段与等径段相连的变径段，且在所述等径段尾部与入口管相连处设弧形过渡段；弧形渐扩段、等径段和弧形过渡段相连并分别与出口管、入口管连接形成一个方形渐扩变径通道。
所述弧形渐扩段一端与构件出口管相连，弧形渐扩段另一端与等径段相连，该等径段再与入口管相连。
所述弧形渐扩段的直径大于等径段的直径，所述弧形渐扩段的弧长大于弧形过渡段的弧长。
所述弧形渐扩段弧线的圆心在弧形渐扩段与出口管连接面的延长面上；弧形过渡段弧线的圆心在弧形过渡段与入口管连接面的延长面上。
由以上可见，本发明首先通过弧形渐扩段对流体经过时的喷射段流体进行缓冲并帮助其核心扩大，同时通过等径段保持流体在流体核心段I内的运动状态，最后再通过弧形过渡段帮助流体从小管径向大管径进行过渡，这样就完全合乎流体本身的运动状态，从而消除涡旋区，达到减小流体经过弯管时的阻力的目的。
附图说明
图1是变径中流体分段示意图；图2是现有的方形弯管结构示意图；图3是本发明低阻力方形弯头结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
如图3所示，该低阻力方形渐扩变径构件，包括构件入口管5与出口管6，及与该两管口相连接的渐扩段，其中：在原有锥形渐扩段上设一弧形渐扩段1与等径段2相连的变径段，且在所述等径段2尾部与入口管5相连处设弧形过渡段3；弧形渐扩段1、等径段2和弧形过渡段3相连并分别与出口管6、入口管5连接形成一个方形渐扩变径通道。所述弧形渐扩段1一端与构件出口管6相连，弧形渐扩段1另一端与所述等径段2相连，该等径段2再与入口管5相连。并且弧形渐扩段1的直径大于等径段2的直径，所述弧形渐扩段1的半径和弧长大于弧形过渡段3的半径和弧长。
弧形渐扩段1弧线的圆心在弧形渐扩段1与等径段2连接面的延长面上(图3所示，A-D延长线与弧形渐扩段1与等径段2连接点延长线的交点处)；弧形过渡段3弧线的圆心在弧形过渡段3与入口管5连接面的延长面上(图3所示，B-C两内弧线)。
本发明首先通过弧形渐扩段1对流体经过时的喷射段流体进行缓冲并帮助其核心扩大。同时通过等径段2保持流体在流体核心段I(见图1所示)内的运动状态。最后再通过弧形过渡段3帮助流体从小管径(入口管)向大管径(出口管)进行过渡。这样就完全合乎流体本身的运动状态，从而消除涡旋区，达到减小流体经过弯管时的阻力的目的。
本发明按照核心区发展的规律，并提供了按照流体在变径构件中的流动规律与渐扩所导引的流体运动规律一致的设计方案，进行渐扩变径设计，使得该渐扩变径的外边缘分别与流体经过突扩时的产生的喷射段、核心段I、核心段II的外边缘相贴合。从而消除了流体在经过渐扩变径时产生的涡旋区；最终达到减小流体经过弯管时的阻力的目的。

Claims (4)

1.低阻力方形渐扩变径构件，包括构件入口管(5)与出口管(6)，及与该两管口相连接的渐扩段，其特征在于：在所述渐扩段上设一弧形渐扩段(1)与等径段(2)相连的变径段，且在所述等径段(2)尾部与入口管(5)相连处设弧形过渡段(3)；弧形渐扩段(1)、等径段(2)和弧形过渡段(3)相连并分别与出口管(6)、入口管(5)连接形成一个方形渐扩变径通道。
2.根据权利要求1所述的低阻力方形渐扩变径构件，其特征在于：所述弧形渐扩段(1)一端与构件出口管(6)相连，弧形渐扩段(1)另一端与所述等径段(2)相连，该等径段(2)再与入口管(5)相连。
3.根据权利要求1所述的低阻力方形渐扩变径构件，其特征在于：所述弧形渐扩段(1)的直径大于等径段(2)的直径，所述弧形渐扩段(1)的弧长大于弧形过渡段(3)的弧长。
4.根据权利要求1所述的低阻力方形渐扩变径构件，其特征在于：所述弧形渐扩段(1)弧线的圆心在弧形渐扩段(1)与出口管(6)连接面的延长面上；弧形过渡段(3)弧线的圆心在弧形过渡段(3)与入口管(5)连接面的延长面上。
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