CN111859662B - 一种变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于测量变风量空调末端单元送风量的均速管流量计的布设方法，包含步骤：步骤S1：末端单元的计算机建模仿真，获取风道内空气流场特征。在风道内选取m×n位置阵列作为流量计的预设位置；步骤S2：按流量计预设高度分别计算，比较同一高度截面上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，得出对应的较优水平位置；步骤S3：基于较优布设位置，以预设风量下气流速度分布曲线与理论风速值的交点为流量计的测孔，比较在其他风量下的速度测量值与理论风速值之间的平均相对误差，确定最佳布设方案。本发明运用计算机仿真技术获取空气流经变风量空调末端单元的全过程信息，实现末端单元送风量的精准测量，保证变风量空调系统运行的调控性。

Description

一种变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法
技术领域
本发明涉及变风量空调系统的风量测量与调控的技术领域，特别是指一种变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法。
背景技术
在变风量空调系统风量测量与调控的技术领域，均速管流量计是布设于末端单元后部风道内的流量传感器，通过测量流经风道空气的体积流量，获得实测风量与用户需求风量之间的偏差值，进而调节风阀开度，补偿或减少送风量。在变风量空调系统的实际运行中，末端单元在低风量时会出现调节失效，甚至伴有湍振、噪音等。因此，提升末端单元中均速管流量计的传感特性(线性度、灵敏度、准确度等)，对于提高变风量空调系统动态调节的准确性、可靠性、经济性十分关键。
传统的实验方法存在试制样机成本高、耗时长、实验工作量大、效率低，无法或难以呈现气流的流动细节信息等问题。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：
一种变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法，包含步骤：
步骤S1：以变风量空调末端单元的物理模型为计算区域，运用计算机建模仿真，通过数值计算得到不同风量下风道内高度截面上的空气流场特征及数据，并预设流量计布设的水平、高度位置。在风道内选取m×n阵列，将水平方向划为m等分，高度方向划分为n等分，作为均速管流量计的m×n种预设位置，m×n阵列所在区域须考虑气流在风道内充分发展，消除壁面效应。
步骤S2：按流量计的预设高度分类讨论，比较不同风量下预设高度上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，根据气流速度分布曲线与理论风速值的交点数量及位置，得出n种高度分别对应的较优水平位置。
步骤S3：基于较优的流量计布设位置，根据不同风量条件下，风道预设高度截面上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，选取气流速度分布曲线与理论风速值的交点作为流量计的测孔位置，比较此位置以交点为测孔，在其他风量下的速度测量值与理论风速值之间的平均相对误差大小，平均相对误差最小者可视为最优布设方案。
作为优选，所述变风量空调末端单元的物理模型包括末端单元的气流入口管段、送风调节机构、风道及送风口段，且入口管段前端存在10倍管径的入口延长段，所述的送风调节机构包含风阀和滤网。
作为优选，所述的计算区域采用分块划分法划分网格，且滤网及邻近区域、风道采用非结构化网格划分，其余区域采用结构化网格划分。
本发明运用计算机仿真技术，通过数值计算获取空气流经变风量空调末端单元的全过程，可以便捷地获取气流在风道中流动的具体特征及相关信息，可以大幅降低产品实验测试成本，缩短产品的研发周期，减少人为误差等不确定因素。同时，考虑末端单元风道内空气流场实际存在的不均匀性，提出基于均速管流量计的测量值与理论风速值平均相对误差最小的布设依据(即气流速度分布曲线与理论风速一致性)，据此方法布设均速管流量计，可以保证其具有优良的传感特性，提升变风量空调系统运行调控的精确性、经济性与可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为变风量空调末端单元内均速管流量计布设方法的流程图；
图2为变风量空调末端单元的物理模型图；
图3为预定风量下，风道内预定高度截面上，不同水平位置处的气流速度分布曲线和对应的理论风速值(实线为气流速度分布曲线，水平虚线为理论风速值)；
图4为较优布设方案中，不同风量下(对应不同风阀开度)风道内的气流速度分布曲线和对应的理论风速值，其中实线为气流速度分布曲线，水平虚线为理论风速值；
图5为均速管流量计示意图(含测孔位置)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本发明提供一种变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法，包括如下步骤：
步骤S1：以变风量空调末端单元的物理模型为计算区域，运用计算机建模仿真，通过数值计算得到不同风量下风道内高度截面上的空气流场特征及数据。并预设流量计布设的水平、高度位置，如图2所示。在风道内选取m×n阵列，将水平方向划为m等分，高度方向划分为n等分，作为均速管流量计的m×n种预设位置，m×n阵列所在区域须考虑气流在风道内充分发展，消除壁面效应。
步骤S2：按流量计的预设高度分类讨论，比较不同风量下预定高度上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，如图3所示；根据气流速度分布曲线与理论风速值的交点数量及位置，得出n种高度分别对应的较优水平位置。
步骤S3：基于较优的流量计布设位置，根据不同风量条件下，风道预设高度截面上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，选取气流速度分布曲线与理论风速值的交点作为流量计的测孔位置，比较此位置以交点为测孔，在其他风量下的速度测量值与理论风速值之间的平均相对误差大小，平均相对误差最小者可视为最优布设方案，如图4所示。
如图2所示，本发明的变风量末端单元的物理模型包括气流入口延长段1、气流入口管段2、风阀和滤网3、风道4及送风口段5。
如图5所示，为本发明适用的均速管流量计(含测孔位置)。
本发明运用计算机仿真技术，通过数值计算获取空气流经变风量空调末端单元的全过程，可以便捷地获取气流在风道中流动的具体特征及相关信息，可以大幅降低产品实验测试成本，缩短产品的研发周期，减少人为误差等不确定因素。同时，考虑末端单元风道内空气流场实际存在的不均匀性，提出基于均速管流量计的测量值与理论风速值平均相对误差最小的布设依据(即气流速度分布曲线与理论风速一致性)，据此方法布设均速管流量计，可以保证其具有优良的传感特性，提升变风量空调系统运行调控的精确性、经济性与可靠性。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法，包含步骤：
步骤S1：以变风量空调末端单元的物理模型为计算区域，运用计算机建模仿真，通过数值计算得到不同风量下风道内高度截面上的空气流场特征及数据，预设流量计布设的高度、水平位置，在风道内选取m×n阵列，将水平方向划为m等分，高度方向划分为n等分，作为均速管流量计的m×n种预设位置，m×n阵列所在区域须考虑气流在风道内充分发展，消除壁面效应；
步骤S2：按流量计的预设高度分类讨论，比较不同风量下某一高度上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，根据气流速度分布曲线与理论风速值的交点数量及位置，得出n种高度分别对应的较优水平位置；
步骤S3：基于较优的流量计布设位置，根据不同风量条件下，风道预设高度截面上的气流速度分布曲线与理论风速值的一致性，选取气流速度分布曲线与理论风速值的交点作为流量计的测孔位置，比较此位置以交点为测孔，在其他风量下的速度测量值与理论风速值之间的平均相对误差大小，平均相对误差最小者可视为最优布设方案。
2.根据权利要求1所述的变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法，其特征在于：所述变风量空调末端单元的物理模型包括末端单元的气流入口管段、送风调节机构、风道及送风口段，且入口管段前端存在10倍管径的入口延长段，所述的送风调节机构包含风阀和滤网。
3.根据权利要求1所述的变风量空调末端单元内均速管流量计的布设方法，其特征在于：所述变风量空调末端单元的计算区域采用分块划分法划分网格，且滤网及邻近区域、风道采用非结构化网格划分，其余区域采用结构化网格划分。
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