CN109163159B - 用于变截面弯头的导流部件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于变截面弯头的导流部件及其制作方法，该制作方法中，建立导流模型的方法包括步骤：在平行于直壁板的投影面内，将变截面弯头的进口端直线段L_A和出口端直线段L_B分为数目相同的分段线；在L_A和L_B的每一相邻两分段线的交点处分别形成开口朝向L_B和L_A的第一曲线段和第二曲线段；将位置对应的第一曲线段和第二曲线段的内端和外端分别通过内曲线段和外曲线段连接，以获取一个以上的截面形状，内曲线段和外曲线段的开口均朝向内侧弧形壁板；将各截面形状沿垂直于直壁板的方向延伸设定长度获得一个以上的导流元件模型，设定长度为两直壁板之间的距离。该方法制成的导流部件能够减少变截面弯头内部的局部涡流，降低流动阻力。

Description

用于变截面弯头的导流部件及其制作方法

技术领域

本发明涉及流体管道技术领域，特别是涉及一种用于变截面弯头的导流部件及其制作方法。

背景技术

在流体管道中，经常会出现流体需要变换方向的地方，通常采用弯头来改变流体的流动方向。

在某些流体管路的设计技术规程中，在流体换向的地方规定使用等截面弯头，不建议布置变截面弯头，但是，实际工程应用中，由于场地空间的限制和投资成本的控制等经常会出现变截面弯头，变截面弯头用于改变内部流体的方向及连接不同尺寸接口的设备。

当流体在变截面弯头中流动中，既需要改变流动方向，又需要改变流动速度，同时流场的压力也跟着相应变化，导致流体流动不再平稳，流体的流动容易处于湍流状态而非层流，流体的湍流容易引起管道的振动，并伴随着噪音增大、阻力增大及能耗增加的缺点。

为解决上述问题，目前常采用的方式为在变截面弯头内设置若干导流格栅以对管道内部流体进行分层、分流处理，虽然通过若干导流格栅将弯头分隔为若干小流道，可以消除大涡流，但是局部仍然会存在小涡流；同时，该种方式需要的导流格栅数目多，且对每块导流格栅的尺寸位置有很高的要求，一旦安装与设计有误差，会出现流动阻力不降反升的问题。

有鉴于此，如何设计一种用于变截面弯头的导流部件，能够消除变截面弯头内部的局部涡流，降低流动阻力，且对安装精度的要求低，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供用于变截面弯头的导流部件的制作方法，所述变截面弯头由内侧弧形壁板、外侧弧形壁板和两个直壁板组成，两所述直壁板相互平行；

所述制作方法包括：建立所述导流部件的导流模型；

所述导流模型的建立方法包括如下步骤：

S101、在平行于所述直壁板的投影面内，将所述内侧弧形壁板的进、出口端分别与所述外侧弧形壁板的进、出口端连线，形成第一直线段L_A和第二直线段L_B；

将所述第一直线段L_A和所述第二直线段L_B分为数目相同的分段线，且位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同；

S102、在所述第一直线段L_A的每一相邻两分段线的交点处形成开口朝向所述第二直线段L_B的第一曲线段；

在所述第二直线段L_B的每一相邻两分段线的交点处形成开口朝向所述第一直线段L_A的第二曲线段；

其中，第一曲线段的曲率半径大于第二曲线段的曲率半径；

S103、将位置对应的所述第一曲线段和所述第二曲线段的内端和外端分别通过内曲线段和外曲线段连接，以获取一个以上由所述第一曲线段、所述第二曲线段、所述内曲线段和所述外曲线段围合形成的截面形状；其中，所述内曲线段和所述外曲线段的开口均朝向所述内侧弧形壁板；

将各所述截面形状沿垂直于所述直壁板的方向延伸设定长度获得一个以上的导流元件模型，所述设定长度为两所述直壁板之间的距离；

各所述导流元件模型形成所述导流模型。

本发明提供的用于变截面弯头的导流部件的制作方法，通过不同圆弧相结合获取近似机翼形状的导流部件的导流模型，由此制成的导流部件能够消除变截面弯头内部存在的局部涡流，降低流动阻力，同时，该制作方法获取的导流部件的零件数目少，对安装精度的要求较低。

如上所述的制作方法，步骤S102中，所述第一曲线段为第一圆弧段，所述第一圆弧段的圆心为所述第一直线段LA的相邻两分段线的交点，半径为预设尺寸RA；所述第二曲线段为第二圆弧段，所述第二圆弧段的圆心为所述第二直线段LB的相邻两分段线的交点，半径为RB；

其中，R_B＝R_A*B/A；A为所述第一直线段L_A的长度，B为第二直线段L_B的长度。

如上所述的制作方法，步骤S103中，所述内曲线段为内圆弧段，且所述内圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相外切；所述外曲线段为外圆弧段，且所述外圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相内切。

如上所述的制作方法，步骤S101中，所述第一直线段L_A的靠近所述外侧弧形壁板的分段线的长度大于靠近所述内侧弧形壁板的分段线的长度；所述第二直线段L_B的靠近所述外侧弧形壁板的分段线的长度大于靠近所述内侧弧形壁板的分段线的长度。

如上所述的制作方法，步骤S101中，所述第一直线段L_A的每一相邻两分段线的长度之差相等；所述第二直线段L_B的每一相邻两分段线的长度之差相等。

如上所述的制作方法，步骤S101中，所述第二直线段L_B的各分段线的长度的取值范围为1000～1800mm。

如上所述的制作方法，所述预设尺寸R_A的取值范围为1～100mm。

如上所述的制作方法，所述第一直线段L_A的长度A小于所述第二直线段L_B的长度B。

如上所述的制作方法，形成所述导流模型后，还包括如下步骤：

建立导流系统的三维模型，所述导流系统包括所述导流模型、所述变截面弯头、与所述变截面弯头的进口端连接的第一直线管道及与所述变截面弯头的出口端连接的第二直线管道；

对所述三维模型进行数值模拟，并根据数值模拟结果对所述导流模型进行修正，直至所述数值模拟结果符合设计要求。

如上所述的制作方法，所述数值模拟结果的表征参数为所述三维模型的出口断面的气流分布均匀性。

如上所述的制作方法，所述导流模型的修正包括对所述导流元件模型的数目进行调整和对所述导流元件模型的各弧形段的尺寸进行调整。

如上所述的制作方法，根据数值模拟结果修正所述导流模型后，还包括如下步骤：

根据符合设计要求的所述导流模型制作所述导流系统的实物模型；

对所述实物模型进行实物模拟实验，并根据实物模拟实验结果对所述导流模型进行修正，直至所述实物模拟实验结果符合设计要求。

本发明还提供一种用于变截面弯头的导流部件，所述变截面弯头由内侧弧形壁板、外侧弧形壁板和两个直壁板，两所述直壁板相互平行；所述导流部件包括位于所述内侧弧形壁板和所述外侧弧形壁板之间的一个以上的导流元件，在垂直于所述直壁板方向上，所述导流元件的两端分别与两所述直壁板抵接；

所述导流元件在平行于所述直壁板的投影面内的截面形状由第一圆弧段、内圆弧段、第二圆弧段及外圆弧段围合形成；

所述第一圆弧段的圆心和所述第二圆弧段的圆心分别位于所述变截面弯头的进口端面和出口端面；

所述内圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的内端连接，且所述内圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相外切；

所述外圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的外端连接，且所述外圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相内切；

在平行于所述直壁板的投影面内，所述变截面弯头的进口端和出口端分别为第一直线段和第二直线段，各所述导流元件的第一圆弧段的圆心和第二圆弧段的圆心分别将所述第一直线段和所述第二直线段分为两个以上的分段线；

所述第一直线段和所述第二直线段的位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同；

所述第一圆弧段的半径为预设尺寸R_A，所述第二圆弧段的半径为R_B，其中，R_B＝R_A*B/A；A为所述第一直线段L_A的长度，B为第二直线段L_B的长度。

与上述导流部件的制作方法的原理一致，本发明提供的用于变截面弯头的导流部件也具有相同的技术效果，此处不再重复论述。

附图说明

图1为具体实施例中导流部件的制作方法的流程图；

图2为具体实施例中导流模型的建立方法的流程图；

图3a和图3b示出了具体实施例中带有导流部件的变截面弯头的结构简示图；

图4为具体实施例中设有导流部件的变截面弯头的结构示意图。

附图标记说明：

内侧弧形壁板40，外侧弧形壁板50，导流元件6a、6b；

第一圆弧段61a、61b，第二圆弧段62a、62b，内圆弧段63a、63b，外圆弧段64a、64b；

第一直线段L_A，第二直线段L_B。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

对于带有变截面弯头的管道，流体在流经变截面弯头时，流动方向和流动速度均改变，相应地，流场的压力也跟着变化，导致流体流动不再平稳。

根据研究发现，当变截面弯头的进口截面大于出口截面时，流体流动的流场变化并没有很复杂，但是，当变截面弯头的进口截面小于出口截面时，流体流动的流场则复杂很多，内部流体流动很乱，特别需要设计导流部件，对变截面弯头内的流体进行导向，以减少局部涡流的发生。

不失一般性，下文以变截面弯头的进口截面小于出口截面为例说明应用于其中的导流部件及导流部件的制作方法，可以理解，该导流部件及制作方法也同样适用于进口截面大于出口截面的变截面弯头。

请参考图1至图4，其中，图1为具体实施例中导流部件的制作方法的流程图；图2为具体实施例中导流模型的建立方法的流程图；图3a和图3b示出了具体实施例中带有导流部件的变截面弯头的结构简示图，图4为具体实施例中设有导流部件的变截面弯头的结构示意图。其中，图3a和图3b中所示为变截面弯头在平行于直壁板平面内的投影。

该实施例中，如图3a所示，变截面弯头由内侧弧形壁板40、外侧弧形壁板50和两个直壁板，其中，两直壁板相平行设置，可以理解，直壁板为平板结构。

该实施例中，用于变截面弯头的导流部件的制作方法包括如下步骤：

S100、建立导流部件的导流模型；

S200、根据导流模型制成导流部件。

其中，步骤S100中，导流模型的建立方法具体包括如下步骤：

S101、在平行于直壁板的投影面内，将内侧弧形壁板的进、出口端分别与外侧弧形壁板的进、出口端连线，形成第一直线段L_A和第二直线段L_B；

将第一直线段L_A和第二直线段L_B分为数目相同的分段线，且位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同。

为便于理解和说明，下文以将第一直线段L_A和第二直线段L_B分为三个分段线为例进行说明，可以理解，分为其他数目的分段线的设置与此类似，不再重复说明。

如图3a和3b所示，第一直线段L_A的长度为A，第一直线段L_A的三个分段线的长度自内侧弧形壁板40至外侧弧形壁板50分别为A1、A2和A3；第二直线段L_B的长度为B，第二直线段L_B的三个分段线的长度自内侧弧形壁板40至外侧弧形壁板50分别为B1、B2和B3。

如前所述，该变截面弯头的进口截面小于出口截面，即A小于B。

第一直线段LA和第二直线段LB的位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同，也就是说，A1/A＝B1/B，A2/A＝B2/B，A3/A＝B3/B。

具体的方案中，B1、B2和B3的取值范围均为1000～1800mm。

这里需要指出的是，若是变截面弯头的尺寸较小的话，那么在其内设置导流部件的意义不大，所以，B1、B2和B3的取值如上设置，当然实际中也可根据需要进行调整，一切以优化变截面弯头内的流场为标准。

S102、在第一直线段L_A的每一相邻两分段线的交点处以该交点为圆心，预设尺寸R_A为半径形成开口朝向第二直线段L_B的第一圆弧段；

在第二直线段L_B的每一相邻两分段线的交点处以该交点为圆心，R_B为半径形成开口朝向第一直线段L_A的第二圆弧段；

其中，R_B＝R_A*B/A；A为第一直线段L_A的长度，B为第二直线段L_B的长度。

如图3a和3b所示，在将各直线段分为三个分段线的基础上，可以理解，对于各直线段来说，相邻两分段线的交点有两个。也就是说，图中，第一直线段L_A形成有两个第一圆弧段61a、61b，第二直线段L_B形成有两个与第一圆弧段61a、61b位置分别对应的第二圆弧段62a、62b。

可以理解，因为A＜B，所以R_A＜R_B，具体的方案中，R_A的取值范围为1～100mm，

若是R_A过小设计，后续设计时在工艺上加工困难，成本较大，所以实际设计时，R_A优选为40～80mm。

另外，还需要指出的是，理论上，R_A可以为0，但是若是这样，后续形成的导流元件在变截面弯头的进口端面处为一个尖点，流体在流经该部位时容易形成涡流，所以，应该尽量避免R_A设为0。当然，若后续经过数值模拟或实验验证后，若R_A为0能够优化流体的流动状态，可以将R_A设为0，此时，R_B可另外设定，不通过上述公式确定。

S103、将位置对应的第一圆弧段和第二圆弧段的内端和外端分别通过内圆弧段和外圆弧段连接，以获取一个以上由第一圆弧段、第二圆弧段、内圆弧段和外圆弧段围合形成的截面形状，将各截面形状沿垂直于直壁板的方向延伸设定长度获得一个以上的导流元件模型，该设定长度为直壁板与底壁板之间的距离；

各导流元件模型形成导流模型。

优选的，内圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段均相外切，外圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段均相内切，这样，内圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段的连接处平滑过渡，外圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段的连接处也平滑过渡，能够避免导流时在相应位置产生涡流。

当然，内圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段也可不相外切设置，外圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段也可不相内切设置，只要能够确保形成的导流元件模型的外轮廓的平滑性，以能够优化变截面弯头内部的流体流动状态即可。

具体到图示方案中，位置对应的第一圆弧段61a和第二圆弧段62a的内端通过内圆弧段63a连接，第一圆弧段61a和第二圆弧段62a的外端通过外圆弧段64a连接，这样，第一圆弧段61a、内圆弧段63a、第二圆弧段62a和外圆弧段64a围合形成一个导流元件6a模型的截面形状。

位置对应的第一圆弧段61b和第二圆弧段62b的内端通过内圆弧段63b连接，第一圆弧段61b和第二圆弧段62b的外端通过外圆弧段64b连接，这样，第一圆弧段61b、内圆弧段63b、第二圆弧段62b和外圆弧段64b围合形成另一个导流元件模型6b的截面形状，将该两截面形状沿垂直于直壁板的方向延伸长度为两直壁板之间的距离，即可得到两个导流元件6a、6b的模型。

如上两个导流元件6a、6b的模型组成导流模型。

如图所示，经过上述步骤建立的导流元件模型呈近似机翼状。

可以理解，在设计时，将变截面弯头的进、出口端面在平行于直壁板的投影面内分为N段，最终确定的导流元件的个数为N-1个，导流部件即由这N-1个导流元件组成。

如图3a和3b所示，实际设置时，内侧弧形壁板40的半径为R1、外侧弧形壁板50的半径为R6，那么外圆弧段64a的半径R3＝R1+B1，内圆弧段63a的半径R2＝R3+B2-B1，外圆弧段64b的半径R5＝R3+B2，内圆弧段63b的半径R4＝R5+B3-B2。

需要说明的是，上述建立导流模型的过程中，也就确定了各导流元件在变截面弯头内排布的基本位置，实际确定的安装位置可根据后续优化进行微调。

还需要说明的是，上述导流模型的建立过程中，形成导流元件模型截面的各线段均为圆弧线，可以理解，实际设置时，上述各圆弧线也可为曲线，也就是说，导流元件模型的截面可以由四个曲线段围合形成，各曲线段的走势类似于对应位置的圆弧线的走势。

具体的，步骤S101中，第一直线段L_A的靠近外侧弧形壁板的分段线的长度大于靠近内侧弧形壁板的分段线的长度，也就是说，A1＜A2＜A3；第二直线段L_B的靠近外侧弧形壁板的分段线的长度大于靠近内侧弧形壁板的分段线的长度，也就是说，B1＜B2＜B3。

可以理解，内侧弧形壁板40相较外侧弧形壁板50半径小，靠近其的流体的流动转向程度更明显，如上，根据实际流向改变情况来设置导流元件分隔的流道大小，能够很好地优化变截面弯头内部流体的流动状态，减少变截面弯头内部的局部涡流。

更具体的，第一直线段L_A的每一相邻两分段线的长度之差相等，第二直线段L_B的每一相邻两分段线的长度之差相等。也就是说，自内侧弧形壁板40至外侧弧形壁板50，第一直线段L_A的各分段线的长度为等差数列，第二直线段L_B的各分段线的长度也为等差数列。

具体到图示示例中，即A2-A1＝A3-A2，B2-B1＝B3-B2。

如此设置，能够更好地优化变截面弯头内部流体的流动状态。

如上建立好导流模型后，即可根据该导流模型制成导流部件，安装于相应的变截面弯头内部。

进一步的方案中，在上述步骤S100和步骤S200之间，还包括：

步骤S110、对导流模型进行数值模拟优化。

在形成导流模型后，还对该导流模型进行数值模拟的优化，以期进一步优化变截面内部的流体流动状态，尽可能消除局部涡流。

具体地，对导流模型进行数值模拟的优化包括如下步骤：

S111、建立导流系统的三维模型；所述导流系统包括前述导流模型、变截面弯头、与变截面弯头的进口端连接的第一直线管道及与变截面弯头的出口连接的第二直线管道。

可以理解，为了尽量真实地模拟变截面弯头内部的流体流动状态，需要对变截面弯头进口前的流动状态及出口后的流动状态进行模拟。

为后续计算设置方便，三维模型最好与导流系统的实际尺寸一致。

具体地，第一直线管道和第二直线管道的长度可根据实际情况确定。

S112、对步骤S111中建立的三维模型进行数值模拟，并根据数值模拟结果对导流模型进行修正，直至数值模拟结果符合设计要求。

其中，对三维模型进行数值模拟的方法与现有数值模拟类似，目前，有各种数值模拟的软件可供使用。

对三维模型进行数值模拟具体包括下述步骤：

对该三维模型进行网格划分；具体地，可采用结构化网格和非结构化网格相结合的方式进行网格划分。

其中，为了其提高模拟结果的合理性，可以局部区域进行网格加密，比如主要加密导流元件模型的两端区域及变截面弯头的内侧弧形壁区域。

网格划分完成后，可在相应的数值模拟软件中选取进行数值模拟的数学模型，这些数学模型以方程表示。

模拟原理在于：将流道内流体运动控制方程中的积分、微分项近似地表示为离散的代数形式，使得积分或微分形式的控制方程转化为代数方程组，给出初始值及边界条件后，通过计算机求解这些代数方程组，从而得到流场在离散的时间和空间点上的数值解。

本方案中，进行数值模拟采用的方程如下：

连续性方程：

动量守恒方程：

粘性方程：在CFD流场模拟中，有多种粘性模型可以选择，在保证及计算精度和计算时间的前提下，本方案选用常用的标准k-ε模型，方程表达式如下：

k方程(湍流动能方程)：

ε方程(湍流耗散率方程)：

方程均为张量表示，其中：

C_3ε＝tg|v/u|，

为当地音速；

式中用到的常数选取如下：C_1ε＝1.44，C_2ε＝1.92，C_μ＝0.09，σ_k＝1.0，σ_ε＝1.3。

在模拟初始时刻(t＝0)，对每个流体颗粒的状态进行初始化，即给定各个颗粒的初始位置、初始速度等，并假设该流体状态为不可压缩的，之后，对该时刻各个颗粒运动情况进行求解，并以dt为时间步长，计算下一时刻每个颗粒的位置和速度。

如上，经过数值模拟计算后，根据计算结果可获取导流系统的水平截面速度分布云图及压力分布图，还可获取三维模型的出口断面的速度分布云图及压力分布图。

具体的，数值模拟结果的表征参数为三维模型的出口断面的气流分布均匀性，该气流分布均匀性可采用相对均方根差值σ_r来表示：

式中：σ_r－气流分布相对均方根差；vi－测点风速，m/s；

－平均风速，m/s；n－截面测点数。

可以理解，设计要求的表征参数与数值模拟结果的表征参数一致，设计要求具体可根据实际需求来设定。

具体地，对导流模型的修正包括对导流元件模型的数目进行调整以及对导流元件模型的各曲线段的尺寸进行调整。

可以理解，采用数值模拟对导流模型进行修正后，步骤S200中，以修正后的导流模型为准制成导流部件。

进一步的方案中，在步骤S110和步骤S200之间，还包括：

步骤S120、对导流模型进行实物模拟优化。

在对导流模型进行数值模拟优化后，还进一步进行实物模拟优化，一方面能够与前述数值模拟结果进行对比，以验证数值模拟的准确性，或者对数值模拟的计算进行修正，另一方面能够对导流系统的阻力进行预测，若是结果不理想，可对导流模型进行进一步的修正，以满足实际使用条件。

可以理解，在进行实物模拟优化时，采用步骤S110中修正后的导流模型。

其中，对导流模型的实物模拟实验与现有采用的实验方法类似。

具体地，对导流模型进行实物模拟的优化包括如下步骤：

S121、建立导流系统的实物模型；该导流系统的组成与前述步骤S111中一致；实际应用时，为节省成本和节约实验场地，实物模型可以等比例缩小制作，比如，导流系统的实物模型与导流系统的实际大小的比例为1:10。

制作好实物模型后，在第一直线管道和第二直线管道的壁面上开设一排测试孔；其中，测试孔可以开设在第一直线管道和第二直线管道的任一壁面上，只要保持在与流体流动方向垂直的同一端面上即可。

S122、在实物模型的第二直线管道的出口后方适当位置布置风机，用以带动实物模型内部的空气流动；控制风机功率大小，选择适合的空气流动速度，采用皮托管伸入测试孔采样测试全压，多余的测试孔用堵头堵上，以使整个实物系统处于密封状态。

这里的适当位置通常为距离第二直线管道的出口为实物模型的端面的6倍当量直径的距离，以不影响流体状态为准。

其中，各参数的控制可根据实际情况来确定。

另外，也可采用风速仪伸入测试孔内进行测试，以得到压力、温度和风速等参数，具体需要测试的参数可根据实际情况来确定。

S123、对步骤S122中获取的测试结果进行整理、分析，并与步骤S110的数值模拟结果进行比对，同时与实际设计要求进行比对，若是不符合设计要求，对导流模型进行修正。

在此基础上，步骤S200中，以通过实物模拟修正的导流模型为准制成导流部件。

除了上述导流部件的制作方法外，本发明还提供一种用于变截面弯头的导流部件，变截面弯头由内侧弧形壁板、外侧弧形壁板和两个直壁板组成，两直壁板相互平行；导流部件包括位于内侧弧形壁板和外侧弧形壁板之间的一个以上的导流元件，在垂直于直壁板方向上，导流元件的两端分别与两直壁板抵接；

导流元件在平行于直壁板的投影面内的截面形状由第一圆弧段、内圆弧段、第二圆弧段及外圆弧段围合形成；

第一圆弧段的圆心和第二圆弧段的圆心分别位于变截面弯头的进口端面和出口端面；

内圆弧段的两端分别与第一圆弧段和第二圆弧段的内端连接，且内圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段均相外切；

外圆弧段的两端分别与第一圆弧段和第二圆弧段的外端连接，且外圆弧段与第一圆弧段和第二圆弧段均相内切；

在平行于直壁板的投影面内，变截面弯头的进口端和出口端分别为第一直线段和第二直线段，各导流元件的第一圆弧段的圆心和第二圆弧段的圆心分别将第一直线段和第二直线段分为两个以上的分段线；

第一直线段和第二直线段的位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同；

第一圆弧段的半径为预设尺寸R_A，第二圆弧段的半径为R_B，其中，R_B＝R_A*B/A；A为第一直线段L_A的长度，B为第二直线段L_B的长度。

导流元件的具体形状及参数设计等均可参照前述理解，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的用于变截面弯头的导流部件及其制作方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.用于变截面弯头的导流部件的制作方法，所述变截面弯头由内侧弧形壁板、外侧弧形壁板和两个直壁板组成，两所述直壁板相互平行；

其特征在于，所述制作方法包括：建立所述导流部件的导流模型；

所述导流模型的建立方法包括如下步骤：

S101、在平行于所述直壁板的投影面内，将所述内侧弧形壁板的进、出口端分别与所述外侧弧形壁板的进、出口端连线，形成第一直线段L_A和第二直线段L_B；

将所述第一直线段L_A和所述第二直线段L_B分为数目相同的分段线，且位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同；

S102、在所述第一直线段L_A的每一相邻两分段线的交点处形成开口朝向所述第二直线段L_B的第一曲线段；

在所述第二直线段L_B的每一相邻两分段线的交点处形成开口朝向所述第一直线段L_A的第二曲线段；

其中，第一曲线段的曲率半径大于第二曲线段的曲率半径；

S103、将位置对应的所述第一曲线段和所述第二曲线段的内端和外端分别通过内曲线段和外曲线段连接，以获取一个以上由所述第一曲线段、所述第二曲线段、所述内曲线段和所述外曲线段围合形成的截面形状；其中，所述内曲线段和所述外曲线段的开口均朝向所述内侧弧形壁板；

将各所述截面形状沿垂直于所述直壁板的方向延伸设定长度获得一个以上的导流元件模型，所述设定长度为两所述直壁板之间的距离；

各所述导流元件模型形成所述导流模型。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S102中，所述第一曲线段为第一圆弧段，所述第一圆弧段的圆心为所述第一直线段L_A的相邻两分段线的交点，半径为预设尺寸R_A；所述第二曲线段为第二圆弧段，所述第二圆弧段的圆心为所述第二直线段L_B的相邻两分段线的交点，半径为R_B；

其中，R_B＝R_A*B/A；A为所述第一直线段L_A的长度，B为第二直线段L_B的长度。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，步骤S103中，所述内曲线段为内圆弧段，且所述内圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相外切；所述外曲线段为外圆弧段，且所述外圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相内切。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S101中，所述第一直线段L_A的靠近所述外侧弧形壁板的分段线的长度大于靠近所述内侧弧形壁板的分段线的长度；所述第二直线段L_B的靠近所述外侧弧形壁板的分段线的长度大于靠近所述内侧弧形壁板的分段线的长度。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，步骤S101中，所述第一直线段L_A的每一相邻两分段线的长度之差相等；所述第二直线段L_B的每一相邻两分段线的长度之差相等。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S101中，所述第二直线段L_B的各分段线的长度的取值范围为1000～1800mm。

7.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述预设尺寸R_A的取值范围为1～100mm。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一直线段L_A的长度A小于所述第二直线段L_B的长度B。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制作方法，其特征在于，形成所述导流模型后，还包括如下步骤：

建立导流系统的三维模型，所述导流系统包括所述导流模型、所述变截面弯头、与所述变截面弯头的进口端连接的第一直线管道及与所述变截面弯头的出口端连接的第二直线管道；

对所述三维模型进行数值模拟，并根据数值模拟结果对所述导流模型进行修正，直至所述数值模拟结果符合设计要求。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述数值模拟结果的表征参数为所述三维模型的出口断面的气流分布均匀性。

11.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述导流模型的修正包括对所述导流元件模型的数目进行调整和对所述导流元件模型的各曲线段的尺寸进行调整。

12.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，根据数值模拟结果修正所述导流模型后，还包括如下步骤：

根据符合设计要求的所述导流模型制作所述导流系统的实物模型；

对所述实物模型进行实物模拟实验，并根据实物模拟实验结果对所述导流模型进行修正，直至所述实物模拟实验结果符合设计要求。

13.用于变截面弯头的导流部件，所述变截面弯头由内侧弧形壁板、外侧弧形壁板和两个直壁板组成，两所述直壁板相互平行；其特征在于，所述导流部件包括位于所述内侧弧形壁板和所述外侧弧形壁板之间的一个以上的导流元件，在垂直于所述直壁板方向上，所述导流元件的两端分别与两所述直壁板抵接；

所述导流元件在平行于所述直壁板的投影面内的截面形状由第一圆弧段、内圆弧段、第二圆弧段及外圆弧段围合形成；

所述第一圆弧段的圆心和所述第二圆弧段的圆心分别位于所述变截面弯头的进口端面和出口端面；

所述内圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的内端连接，且所述内圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相外切；

所述外圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的外端连接，且所述外圆弧段与所述第一圆弧段和所述第二圆弧段均相内切；

在平行于所述直壁板的投影面内，所述变截面弯头的进口端和出口端分别为第一直线段和第二直线段，各所述导流元件的第一圆弧段的圆心和第二圆弧段的圆心分别将所述第一直线段和所述第二直线段分为两个以上的分段线；

所述第一直线段和所述第二直线段的位置对应的分段线在各自直线段中所占比例相同；

所述第一圆弧段的半径为预设尺寸R_A，所述第二圆弧段的半径为R_B，其中，R_B＝R_A*B/A；A为所述第一直线段L_A的长度，B为第二直线段L_B的长度。

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