CN113494988A - 一种通风系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种通风系统及其应用，包括，管道拐角，包括多个管道；多个导流板，设置在所述多个管道拐角内；其中，部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。本发明提出的通风系统能够改善流场均匀性。

Description

一种通风系统及其应用
技术领域
本发明涉及通风技术领域，特别涉及一种通风系统及其应用。
背景技术
风洞是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。拐角段是风洞洞体的重要组成部分，可实现气流流向的改变。气流经过拐角段时，由于离心力的作用，导致拐角内外壁流速、压力的差异，进而在拐角段引起附面层的分离，破坏下游流场均匀性。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种通风系统及其应用，以控制拐角气流，消除拐角外壁下游的大尺寸漩涡，改善流场均匀性。
为实现上述目的，本发明提出一种通风系统，包括，
管道拐角，包括多个管道；
多个导流板，设置在所述多个管道拐角内；
其中，部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
进一步地，所述多个管道相互垂直，位于所述管道拐角中心的导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
进一步地，端部垂直于所述管道拐角内壁的部分所述多个导流板靠近所述管道拐角的外侧。
进一步地，部分所述多个导流板包括主体部及弯折部。
进一步地，所述主体部包括第一端及第二端，所述第一端位于所述管道拐角的中心上。
进一步地，所述弯折部的一端与所述第二端相切，所述弯折部的另一端与所述管道拐角的内壁垂直。
进一步地，根据所述多个导流板之间的流场分布，形成所述弯折部。
进一步地，所述主体部的高度与所述主体部的虚拟高度的比值在0.5-0.7。
进一步地，本发明提出一种通风设备，其特征在于，包括，
吸气系统；
通风系统，连接所述吸气系统；
压缩系统，连接所述通风系统；
其中，所述通风系统包括，
管道拐角，包括多个相互垂直的管道；
多个导流板，设置在所述多个管道拐角内；
其中，部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
进一步地，部分所述多个导流板包括主体部及弯折部，所述弯折部的一端与所述主体部相切，所述弯折部的另一端与所述管道拐角的内壁垂直。
为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种通风系统的设计方法，包括；
提供多个相互垂直的管道，形成一管道拐角；
形成多个导流板于所述管道拐角内；
根据所述多个导流板之间的流场分布，调整部分所述多个导流板的形状，以使部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
综上所述，本发明提出一种通风系统及其应用，通过将位于管道拐角外侧的多个导流板设计成弯曲状，即导流板的端部与管道拐角的内壁垂直，从而有效避免了在尾缘区域形成死区，实现了拐角气流的流动控制，消除了拐角外壁下游的大尺度漩涡，改善了下游流场均匀性。
附图说明
图1：本实施例中通风系统的设计方法流程图。
图2：本实施例中步骤S1的结构示意图。
图3：本实施例中步骤S2的结构示意图。
图4：本实施例中管道拐角的的三维流线分布图。
图5：本实施例中带有弯折部的导流板位置示意图。
图6：本实施例中管道拐角的的三维流线分布图。
图7：本实施例中第四导流板的结构示意图。
图8：本实施例中第四导流板的主体部及主体部的虚拟高度的示意图。
图9：本实施例中通风系统的结构示意图。
图10：本实施例中通风系统部分示意图。
图11：本实施例中通风设备的简要示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提出一种通风系统的设计方法，包括：
S1：提供多个相互垂直的管道，形成一管道拐角；
S2：形成多个导流板于所述管道拐角内；
S3：根据所述多个导流板之间的流场分布，调整部分所述多个导流板的形状，以使部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
如图2所示，在步骤S1中，首先提供两个管道，即第一管道101和第二管道102，第一管道101和第二管道102垂直设置，形成一管道拐角。在第一管道101和第二管道102的交接处形成一对角线103，可沿着该对角线103在管道拐角内设置多个导流板。在本实施例中，该管道拐角还包括内侧104及外侧105，并将内侧104及外侧105近似地定义为同心圆结构，因此将半径小的一侧定义为管道拐角的内侧104，将半径大的一侧定义为管道拐角的外侧105。在本实施例中，将第一管道101定义为上游管道，将第二管道102定义为下游管道，即气流通过第一管道101，管道拐角，然后从第二管道102流出。图2中的箭头表示气流方向。在一些实施例中，还可以将第二管道102定义为上游管道，将第一管道101定义为下游管道，即气流通过第二管道102，管道拐角，然后从第一管道101流出。
如图3所示，在步骤S2中，沿着管道拐角的对角线103依次设置多个导流板106，且多个导流板104垂直设置在管道拐角内，多个导流板106之间设置有一定的间距，多个导流板106之间的间距可例如相等，多个导流板106之间的间距可例如不同。在一些实施例中，位于管道拐角中间区域的多个导流板之间的间距大于位于管道拐角两端的多个导流板之间的间距。在本实施例中，该多个导流板106可例如翼型导流板，通过翼型导流板可重新分配多个导流板之间的气流流量，提高流场均匀性。在本实施例转换，多个导流板106可例如由纵钢管、内外蒙皮和横肋板组焊而成。
如图4所示，在步骤S3中，本实施例首先在管道拐角内设置多个导流板，多个导流板106的结构一致，由于管道拐角及多个导流板为对称结构，图4中显示了部分多个导流板，例如第一导流板1061，第二导流板1062及第三导流板1063。第三导流板1062靠近管道拐角的外侧，第二导流板1062靠近第三导流板1063，第一导流板1061靠近第二导流板1062。在本实施例中，多个导流板可例如为直导流板，所述直导流板竖直设置在管道拐角内，所述直导流板的端部与管道拐角的内壁接触，且直导流板的端部与管道拐角的侧壁不垂直。当多个导流板的结构一致时，首先定义第三导流板1063与管道拐角的内壁之间的区域定义为第一流道，将第二导流板1062与第三导流板1063之间的区域定义为第二流道，通过模拟试验得知，当气流通过上游管道进入管道拐角时，气流流过第一流道时，在第一流道的顶部内形成附面层分离，因此在下游管道内形成大尺度的漩涡。同理，当气流流过第二流道时，在第二流道的顶部内形成附面层分离，因此在下游管道内形成大尺度的漩涡。当气流通过第三流道时，未在下游管道内形成大尺度的漩涡，由此多个导流板虽然可以改善流场的均匀性。
如图5-6所示，为进一步消除或减少大尺度漩涡的形成，本实施例针对第二导流板1062及第三导流板1063的形状进行改进，经过改进后将第二导流板1062的端部设置成弯折部，形成第四导流板1064，将第三导流板1063的端部设置成弯折部，形成第五导流板1065，对第一导流板1061的形状不作改变。在本实施例中，第四导流板1064的弯折部垂直于管道拐角的内壁，第五导流板1065的弯折部垂直于管道拐角的内壁。然后针对第四导流板1064，第五导流板1065进行模拟试验，首先将第五导流板1065与管道拐角的内壁的区域定义为第一流道，将第四导流板1064与第五导流板1065之间的区域定义为第二流道，从图6中可知，气流从上游管道进入管道拐角时，气流经过第一流道时，未在下游管道内形成大尺度的漩涡，气流经过第二管道时，未在下游管道内形成大尺度的漩涡。由于第四导流板1064的端部以及第五导流板1065的端部垂直于管道拐角的内壁，因此扩大了第一流道及第二流道的空间，因此避免了在尾缘区域形成死区，同时还可以迫使端部低能量流体进入主流，削弱了二次流动的影响，改善了流场分布。在本实施例中，第四导流板1064及第五导流板1065靠近管道拐角的外侧。在本实施例中，还可以根据流场分布情况，将三个，四个，五个或更多个导流板的端部垂直于管道拐角的内壁。需要说明的是，位于管道拐角中心的导流板的端部也垂直于管道拐角的内壁。
如图7-8所示，由于管道拐角及导流板为对称结构，因此图7-8显示了部分导流板结构，本实施例中，对第四导流板1064的结构进行描述，第四导流板1064可包括一主体部107及弯折部108，弯折部108连接主体部107。主体部107包括第一端107a及第二端107b，弯折部108的一端连接在主体部107，即弯折部108与第二端107b连接，且与第二端107b相切，弯折部108的另一端垂直管道拐角的内壁。在本实施例中，主体部107的第一端107a位于管道拐角的中心上，即四导流板1064关于管道拐角的中心的对称，本实施例不在进行阐述。由图8所示，第四导流板1064的主体部107的高度可定义为第一端107a至第二端107b的距离，然后假定第二端107b向上延伸至管道拐角的内壁，与管道拐角的内壁交于第三交点107c，并将第一端107a至第三交点107c的距离定义为主体部107的虚拟高度，通过多次模拟可知，主体部107的高度与主体部107的虚拟高度的比值在0.5-0.7，主体部107的高度与主体部107的虚拟高度的比值例如为0.6。
如表1所示，本实施例给出一对比表，该对比表显示了图4及图6的数据参数，图4给出了在工况为1.6Ma-1000kpa-300k下，对图4及图6中的结构进行模拟，通过对比各项参数可知，当管道拐角外侧的两个导流板的端部垂直于管道拐角的内壁时，管道内的压力畸变率及压力畸变率降低，气流的轴向速度畸变及轴向速度畸变率均下降，切向速度速度畸变及切向速度畸变率基本保持不变，径向速度畸变及径向速度畸变率均下降，因此通过比对各项参数，可以得知，当改善管道拐角外侧的导流板的形状时，可以实现拐角的气流的流道控制，改善流场均匀性。
表1图4及图6的结构试验参数
Figure BDA0002418710740000051
在本实施例中，在其他工况情况下，例如低声速，跨声速，超声速或高超声速工况下，均可以改善流场均匀性，对于稳定管道拐角下游的设备具有重要作用。
如图9所示，本实施例提出一种通风系统100，该通风系统包括第一管道101及第二管道102。第一管道101及第二管道102相互垂直，形成管道拐角，在本实施例中，可将第一管道101定义为上游管道，第二管道102定义为下游管道，气流从上游管道，管道拐角进入下游管道，即气流通过第一管道101，管道拐角进入第二管路102中。在本实施例中，该第一管道101，第二管道102的横截面可例如为圆形。在一些实施例中，该第一管道101，第二管道102的横截面可例如为矩形或三角形。在一些实施例中，第二管道102可定义为上游管道，第一管道101可定义为下游管道。
如图9所示，在本实施例中，第一管道101与第二管道102垂直设置，形成管道拐角，第一管道101与第二管道102的管道拐角处具有对角线，沿着对角线设置有一排多个导流板110，多个导流板110位于第一管道101与第二管道102相连接的管道拐角处内，多个导流板110与对角线垂直设置。由于第一管道101与第二管道102关于对角线对称，且可以将管道拐角的内侧与外侧近似地定义为同心圆结构，因此将半径小的结构定义为管道拐角的内侧，将半径大的结构定义为管道拐角的外侧。
如图10所示，在本实施例中，多个导流板110包括多个第一类型导流板111及多个第二类型导流板112，第一类型导流板111的结构与第二类型导流板112的结构不同，第一类型导流板111的结构与导流板106的结构一致，第二类型导流板112的结构与第四导流板1064的结构一致，本实施例不在对第一类型导流板111及第二类型导流板112的结构进行阐述。在本实施例中，第二类型导流板112靠近管道拐角的外侧，由于第二类型导流板112上的弯折部垂直于管道拐角的内壁，扩大了导流板与管道拐角内壁的空间，因此当气流通过第二类型导流板112时，避免在尾缘区形成死区，同时还可以迫使端部低能量流体进入主流，削弱了二次流动的影响，改善了流场分布。
在本实施例中，第一类型导流板111的可例如为翼型导流板，翼型导流板可以降低气流的能量损失，还可以提高流场的均匀性，减少管道拐角的内壁与管道拐角的外壁的附面层分离。
在一些实施例中，该多个导流板110还可例如包括吸声材料，多个导流板在改善管道中气流流动方向，在降低气流流动损失及气流分离的同时，还能有效降低通过导流板的气动噪声，所述吸声材料可例如为离心玻璃棉毡吸声材料。
在一些实施例中，还可以在多个导流板上设置空气净化部件，该空气净化部件包括在该壳体中的高效灰尘过滤器、光催化剂以及活性炭。该高效灰尘过滤器包括能够过滤尺寸等于或者大于0.3μm的细菌和微粒的高效微粒过滤网。该高效灰尘过滤器包括能够过滤0.01-0.1μm尺寸的细菌和微粒的超低穿透率空气过滤器。
空气净化部件包括高效灰尘过滤器、光催化剂以及活性炭。高效灰尘过滤器被设置用于从被污染的室内空气中过滤灰尘，并且都具有强吸附性的光催化剂和活性炭材料被设置用于从空气中除去细小的臭气微粒和类似物。作为高效灰尘过滤器，可以使用HEPA(高效微粒过滤网(High Efficiency ParticulateArrestor))或者ULPA(超低穿透率空气过滤器(Ultra Low Penetration Absolute))。该HEPA具有除去99.97％的微粒的净化能力，这些微粒例如是尺寸等于或者大于0.3μm的灰尘、细菌、病毒，而该ULPA具有除去99.999％的微粒的能力，这些微粒例如是0.01-0.1μm尺寸的细小微粒、病毒、细菌、头皮屑、真菌、花粉、氡衰变产物、各种烟尘等等。
如图11所示，本实施例还提出一种压缩设备10，该压缩设备10包括吸气系统11，通风系统12及压缩系统13，吸气系统11，通风系统12及压缩系统13依次连接。吸气系统11将空气吸入，然后将空气传送至通风系统12，通风系统12将空气传送至压缩系统13，空气经过压缩系统13后排出。在本实施例中，通风系统12的设计方法及结构已经阐述，在此不在对通风系统12的设计方法及结构进行阐述。在本实施例中，该压缩设备10可例如为压缩机。
在本实施例中，该通风系统的设计方法还可应用其他领域，例如航天航空，汽车，气象建筑等其他领域。
综上所述，本发明提出一种通风系统及其应用，通过将位于管道拐角外侧的多个导流板设计成弯曲状，即导流板的端部与管道拐角的内壁垂直，从而有效避免了在尾缘区域形成死区，实现了拐角气流的流动控制，消除了拐角外壁下游的大尺度漩涡，改善了下游流场均匀性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种通风系统，其特征在于，包括，
管道拐角，包括多个管道；
多个导流板，设置在所述多个管道拐角内；
其中，部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
2.根据权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述多个管道相互垂直，位于所述管道拐角中心的导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
3.根据权利要求1所述的通风系统，其特征在于，端部垂直于所述管道拐角内壁的部分所述多个导流板靠近所述管道拐角的外侧。
4.根据权利要求1所述的通风系统，其特征在于，部分所述多个导流板包括主体部及弯折部。
5.根据权利要求4所述的通风系统，其特征在于，所述主体部包括第一端及第二端，所述第一端位于所述管道拐角的中心上。
6.根据权利要求4所述的通风系统，其特征在于，所述弯折部的一端与所述第二端相切，所述弯折部的另一端与所述管道拐角的内壁垂直。
7.根据权利要求4所述的通风系统，其特征在于，根据所述多个导流板之间的流场分布，形成所述弯折部。
8.根据权利要求4所述的通风系统，其特征在于，所述主体部的高度与所述主体部的虚拟高度的比值在0.5-0.7。
9.一种压缩设备，其特征在于，包括，
吸气系统；
通风系统，连接所述吸气系统；
压缩系统，连接所述通风系统；
其中，所述通风系统包括，
管道拐角，包括多个管道；
多个导流板，设置在所述多个管道拐角内；
其中，部分所述多个导流板的端部垂直于所述管道拐角的内壁。
10.根据权利要求9所述的压缩设备，其特征在于，部分所述多个导流板包括主体部及弯折部，所述弯折部的一端与所述主体部相切，所述弯折部的另一端与所述管道拐角的内壁垂直。
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