專利名稱：一種t型分流整流三通的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的一種局部構(gòu)件，特別涉及一種T型分流整流三
ο
背景技術(shù)：
T型三通是暖通動力流體機(jī)械中非常常見的改變流體流向并且分流的管件，在分 流管路中，由于流體的轉(zhuǎn)彎，出現(xiàn)了從曲率中心向管子外弧面的離心力，這就使得流體從管 道的直線段過渡到彎曲管段(在拐彎結(jié)束前)時，外弧面的壓力增高而內(nèi)弧面的壓力降 低。所以，在外弧面處流體的流速將減小，而在內(nèi)弧面處流體的流速相應(yīng)地增大。因此，在 外弧面附件出現(xiàn)擴(kuò)散效應(yīng)，而在靠近內(nèi)弧面處出現(xiàn)收縮效應(yīng)。流體從彎曲管段過渡到直管 段(拐彎后)時，又有相反的現(xiàn)象發(fā)生，即內(nèi)弧面附近產(chǎn)生擴(kuò)散效應(yīng)，外弧面附近產(chǎn)生收縮 效應(yīng)。擴(kuò)散效應(yīng)使得流體脫離壁面，同時彎曲管段流體由于慣性而流向外弧面的運(yùn)動更加 劇了從內(nèi)弧面的分離。由于以上原因，流體在流過T型三通并且分流后，流體會由于擴(kuò)散和收縮效應(yīng)而 分層，如圖1所示，這會導(dǎo)致流體在圖中所示右側(cè)的流速大于左側(cè)。這就意味著流體流速不 均勻。在暖通空調(diào)領(lǐng)域，一方面會在管道內(nèi)部發(fā)生振動而產(chǎn)生噪音；另一方面，如果將這部 分流體直接送入房間，會造成室內(nèi)氣流組織與設(shè)計(jì)相悖從而影響室內(nèi)舒適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種T型分流整流三通，該T型分流整流三通的獨(dú)特設(shè)計(jì)消 除了流體通過T型三通后所形成的速度分層，從而最終達(dá)到對通過T型三通后的流體進(jìn)行 整流的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種T型分流整流三通，包括入口段和兩個出口段，其中一個出口段與入口段處 于同一水平面上，另一個出口段的延長線所在平面垂直于入口段所在平面，構(gòu)成T字型結(jié) 構(gòu)，入口段通過分流段水平連接端與一個出口段相連，分流段的縱向連接端與緩沖段相連， 在緩沖段下端設(shè)有和另一個出口段相連的整流段；所述的整流段內(nèi)上端設(shè)有整流葉片，每 個整流葉片上帶有導(dǎo)流葉片將整流段內(nèi)分為五個等流量的流體通道。本發(fā)明的其他技術(shù)特點(diǎn)為所述的緩沖段長度與入口段管道寬度相同。所述的整流葉片沿整流段縱向呈銳角三角形，且與來流方向有一定的傾角，使得 整流段內(nèi)形成五個入口大小不同的流體通道。所述的導(dǎo)流葉片背向來流方向呈銳角三角形，并且與整流段縱向相互平行。另外，設(shè)計(jì)上述T型分流整流三通整流段內(nèi)各整流葉片與整流段縱向方向之間形 成的五個流體通道的入口大小確定方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一、確定T型分流三通內(nèi)的流體流場狀態(tài)，根據(jù) 兩個出口段管道尺寸和管道入口流體速度，運(yùn)行雷諾應(yīng)力模型并結(jié)合SIMPLE算法，然后模擬出設(shè)置整流段前T型分流三通管道內(nèi)速度場，從而得到整流段位置處流體的速度分布值；步驟二、確定T型分流整流三通各整流葉片與整流段縱向方向之間形成的五個流 體通道的入口大小，根據(jù)步驟一求得的整流段位置處流體的速度分布值，利用面積分原理， 求得滿足每個流體通道內(nèi)流體流量相同條件時的五個流體通道入口大小。由以上可見，本發(fā)明首先通過分流段對流體進(jìn)行分流，使流體進(jìn)入出口前的緩沖 段內(nèi)，流體在緩沖段內(nèi)進(jìn)行緩沖，形成具有相對穩(wěn)定的流體特性后，再通過整流葉片與整流 段之間形成的五個大小不同的流體通道對流體進(jìn)行等流量切割，并通過導(dǎo)流葉片與殼體之 間形成五個大小相等通道消除流體的橫向速度。從而消除流體通過T型三通后所形成的速 度分層，最終達(dá)到對通過T型三通后的流體進(jìn)行整流的目的，如圖2所示。


圖1為流體通過傳統(tǒng)T型三通時的流速等值線圖；圖2為安裝本發(fā)明的T型分流整流三通后流體通過T型三通時的流速等值線圖；圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為傳統(tǒng)T型三通出口段橫斷面流體速度分布積分圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的T型分流整流三通出口段速度分布中各符號表示以下信息1、入口段；2、分流段；3、整流葉片；4、導(dǎo)流葉片；5、出 口段；6、7、8、整流葉片；9、緩沖段；10、出口段；11、整流段；其他，箭頭方向表示流體流動方向。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，T型分流整流三通，包括入口段1和兩個出口段(5、10)，其中一個出 口段10與入口段1處于同一水平面上，另一個出口段5的延長線所在平面垂直于入口段1 所在平面，構(gòu)成T字型結(jié)構(gòu)，入口段1通過分流段2水平連接端與一個出口段10相連，分流 段2的縱向連接端與緩沖段9相連，此處緩沖段3的設(shè)計(jì)用于確保整個合流三通管內(nèi)形成 具有相對穩(wěn)定的流體特性的流體。在緩沖段9下端設(shè)有和另一個出口段5相連的整流段 11 ；所述的整流段11內(nèi)上端設(shè)有整流葉片(3、6、7、8)，每個整流葉片上帶有導(dǎo)流葉片4將 整流段11內(nèi)分為五個等流量的流體通道，從而實(shí)現(xiàn)對整個分流三通管道內(nèi)的流體進(jìn)行等 流量切割。由于流體在經(jīng)過變向后流動特性變得不穩(wěn)定，為了使其能夠形成具有相對穩(wěn)定的 流體特性，然后再通過整流葉片與整流段之間形成的五個大小不同的流體通道對流體進(jìn)行 等流量切割，本發(fā)明在整流段前設(shè)置長度與入口段管道寬度相同的緩沖段。為了避免切割流體引起的阻力增大的問題，且能更加有效的對流體進(jìn)行切割，所 述的整流葉片(3、6、7、8)沿整流段(11)縱向呈銳角三角形，且與來流方向有一定的傾角， 使得整流段(11)內(nèi)形成五個入口大小不同的流體通道。這種類型導(dǎo)流葉片與流體碰撞時 的接觸面面積更小，有此所產(chǎn)生的碰撞阻力也小，由于碰撞產(chǎn)生流體渦旋的可能性也小。以 此可以有效的減小切割流體所引起的阻力。
同樣為了避免切割流體引起的阻力增大的問題，且能更加有效的對流經(jīng)整流葉片 的流體進(jìn)行導(dǎo)流，所述的導(dǎo)流葉片4背向來流方向呈銳角三角形，并且與整流段11縱向相 互平行，當(dāng)流體通過分流段2后所形成的與來流方向相垂直的速度分量會被導(dǎo)流葉片4所 消除，從而消除了流體通過分流段2后形成渦旋并增加阻力的可能。當(dāng)流體流過T型三通后由于前文所述的擴(kuò)張和收縮作用，會在如圖1所示位置形 成右側(cè)速度大，左側(cè)速度小的速度分層。本發(fā)明通過雷諾應(yīng)力模型并結(jié)合SIMPLE算法所得 出的流過T型三通后流體流速分布及大小，確定整流葉片與殼體之間的間距大小，使得流 體流過整流葉片后的在每個通道的流體流量相同。由于整流葉片對流體進(jìn)行了切割，流體 會在被切割后形成渦旋。本發(fā)明中的整流片在橫截面大小不變的情況下，對流體的橫向速 度進(jìn)行抵消，從而消除其所形成的渦旋，使流體只具有縱向速度。從而在 消除速度分層，達(dá) 到整流目的。本發(fā)明設(shè)計(jì)上述T型分流整流三通整流段11內(nèi)各整流葉片(3、6、7、8)與整流段 11縱向方向之間形成的五個流體通道的入口大小確定方法，該方法包括如下步驟步驟一、確定T型分流三通內(nèi)的流體流場狀態(tài)，根據(jù)兩個出口段(5、10)管道尺寸 和管道入口段1流體速度，運(yùn)行雷諾應(yīng)力模型并結(jié)合SIMPLE算法。首先、求解動量方程
_ Duj I dp +μ{ S2Ui d 尺 1 dXj ρ Sxi ρ dXjdXj Sxj 11然后求解壓強(qiáng)修正的連續(xù)性方程
du ^—= 0
Sx1ρ為流體密度；Ui, Uj為速度，i，j為張量下角標(biāo)，i，j = 1，2，3 ； μ，μ t為動力黏 度，下角標(biāo)t表示該物理量由湍流脈動引起；ok，σ τ為常數(shù)KpCnC2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其取值 如下表所示。并且更新壓強(qiáng)、便面質(zhì)量流量并以此求解雷諾應(yīng)力方程。并判斷是否收斂，如果收 斂則停止計(jì)算，如果不收斂則繼續(xù)求解動量方程。RSM模型常數(shù)，如表1所示表1.模型常數(shù)
系數(shù)I-C^Γζok ο ε 數(shù)值 009 Oi L92 ITo 1. 3然后模擬出設(shè)置整流段11前T型分流整流三通管道內(nèi)速度場，從而得到整流段11 位置處流體的速度分布。步驟二、確定T型分流整流三通各整流葉片(3、6、7、8)與整流段11縱向方向之間 形成的五個流體通道的入口大小，根據(jù)步驟一求得的整流段11位置處流體的速度分布，如 圖4所示。求出整流段11的位置橫剖面內(nèi)各個點(diǎn)的速度大小，從左向右對流速及流體與整 流段11內(nèi)壁的距離進(jìn)行積分，當(dāng)流量滿足總流量的1/5時停止積分，所求得的距離即為整 流葉片與整流段11內(nèi)壁的設(shè)置距離以及各整流葉片之間的設(shè)置間距。這樣就滿足這五個 流體通道內(nèi)流體流量都是相通的皆為總流量的1/5。利用面積分原理，從而完成滿足每個流體通道內(nèi)流體流量相同條件時的五個流體通道入口的大小的設(shè)置具體實(shí)施例以下給出本發(fā)明的具體實(shí)施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實(shí)施 例，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。遵循上述技術(shù)方案，以中央空調(diào)風(fēng)管連接用T型分流三通的優(yōu)化過程為例，首先 確認(rèn)τ型分流整流三通管道各部分的尺寸，其中入口段尺寸300mmX300mm，兩個出口段尺 寸均為300mmX 300mm，分流段彎度為1. 5，整流段長度為300mm，整流段中的整流葉片長度 為100mm，導(dǎo)流葉片長度為300mm。然后列出動量方程和連續(xù)性方程的離散格式，使用simple方法進(jìn)行求解，可以 得出從未添加整流段時整流段11所在位置處流體的速度分布值。確定整流段入口處大 小，如圖4所示，根據(jù)積分原理，圖4中的曲線所包圍的面積及為流量大小，以入口處風(fēng)速 為7m/s為例，總的入口提及流量為7m/sX300mmX300mm = 0. 63m7s。本發(fā)明一共為五 個流道，則每個流道內(nèi)應(yīng)流過的流體體積為0. 126m3/S。因此，只要從圖4中的左端向右 端依次沿著管道寬度進(jìn)行積分，當(dāng)積分值達(dá)到0. 126m3/s時積分停止即可。通過計(jì)算當(dāng) 寬度從左向右依次分別達(dá)到80mm、40mm、50mm、60mm、70mm時，其各流道中的體積流量積分 值皆為0. 126m3/S(此時，五個流道中的平均流速依次為5. 25m/s、10. 5m/s、8. 4m/s、7m/ s、6m/s)。這樣就能夠確定出五個流體通道入口處的大小從左向右分別為80mmX300mm、 40mm X 300mm、50mm X 300mm、60mm X 300mm、70mm X 300mm。通過這種流體切割,五個流體通道 內(nèi)的流體流量相等，所以流體通道出口大小也是相等的，其流體通道出口尺寸從左向右依 次為 60mm X 300mm、60mm X 300mm、60mm X 300mm、60mm X 300mm、60mm X 300mm (此時，五個流 道中的平均流速均為7m/s)。在概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，方差(英文Variance)用來度量隨機(jī)變量和其數(shù)學(xué)期望 (即均值)之間的偏離程度。在許多實(shí)際問題中，研究隨機(jī)變量和均值之間的偏離程度有著 很重要的意義。
1 - - -S2 = —[(X1 -xf +(X2 -xf + …+ (X -x)2]
η因此，為了分析本發(fā)明與傳統(tǒng)T型分流三通出口處速度分布的不同，這里引進(jìn)方 差的概念對其進(jìn)行流速穩(wěn)定性分析。本發(fā)明與傳統(tǒng)T型分流三通的速度方差進(jìn)行對比，傳統(tǒng)T型分流三通出口處管道 橫斷面速度方差為1. 265459，本發(fā)明出口處管道橫斷面速度方差為0. 791196。其速度穩(wěn)定 程度提37. 5%。與此同時，通過整理本發(fā)明與傳統(tǒng)T型分流三通橫截面速度分布值，如圖5所示。 本發(fā)明出口處的速度分布明顯比傳統(tǒng)彎管更加均勻，這樣既避免了管內(nèi)流體因流速分布不 均而引起的振動噪音又可使進(jìn)入空調(diào)房間的氣流穩(wěn)定，提高居住空間的舒適度。
權(quán)利要求
一種T型分流整流三通，包括入口段(1)和兩個出口段(5、10)，其中一個出口段(10)與入口段(1)處于同一水平面上，另一個出口段(5)的延長線所在平面垂直于入口段(1)所在平面，構(gòu)成T字型結(jié)構(gòu)，其特征在于入口段(1)通過分流段(2)水平連接端與一個出口段(10)相連，分流段(2)的縱向連接端與緩沖段(9)相連，在緩沖段(9)下端設(shè)有和另一個出口段(5)相連的整流段(11)；所述的整流段(11)內(nèi)上端設(shè)有整流葉片(3、6、7、8)，每個整流葉片上帶有導(dǎo)流葉片(4)將整流段(11)內(nèi)分為五個等流量的流體通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的其T型分流整流三通，特征在于緩沖段(3)長度與入口段 (1)管道寬度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的其T型分流整流三通，特征在于所述的整流葉片(3、6、7、8) 沿整流段(11)縱向呈銳角三角形，且與來流方向有一定的傾角，使得整流段(11)內(nèi)形成五 個入口大小不同的流體通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的其T型分流整流三通，特征在于所述的導(dǎo)流葉片(4)背向來 流方向呈銳角三角形，并且與整流段(11)縱向相互平行。
5.一種設(shè)計(jì)T型分流整流三通整流段(11)內(nèi)各整流葉片(3、6、7、8)與整流段(11)縱 向之間形成的五個流體通道的入口的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一、確定T型分流三通內(nèi)的流體流場狀態(tài)根據(jù)兩個出口段(5、10)管道尺寸和管 道入口流體速度，運(yùn)行雷諾應(yīng)力模型并結(jié)合SIMPLE算法，然后模擬出設(shè)置整流段(11)前T 型分流三通管道內(nèi)速度場，從而得到整流段(11)位置處流體的速度分布；步驟二、確定T型分流整流三通各整流葉片(3、6、7、8)與整流段(11)縱向方向之間形 成的五個流體通道的入口大小，根據(jù)步驟一求得的整流段(11)位置處流體的速度分布，利 用面積分原理，求得滿足每個流體通道內(nèi)流體流量相同條件時的五個流體通道入口大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種T型分流整流三通，包括入口段和兩個出口段，其中一個出口段與入口段處于同一水平面上，另一個出口段的延長線所在平面垂直于入口段所在平面，構(gòu)成T字型結(jié)構(gòu)，入口段通過分流段水平連接端與一個出口段相連，分流段的縱向連接端與緩沖段相連，在緩沖段下端設(shè)有和另一個出口段相連的整流段；所述的整流段內(nèi)上端設(shè)有整流葉片，每個整流葉片上帶有導(dǎo)流葉片將整流段內(nèi)分為五個等流量的流體通道。本發(fā)明的T型分流整流三通的獨(dú)特設(shè)計(jì)消除了流體通過T型三通后所形成的速度分層，從而最終達(dá)到對通過T型三通后的流體進(jìn)行整流的目的。
文檔編號F15D1/04GK101963171SQ20101052033
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者李安桂, 邱國志, 郝鑫鵬, 雷文君, 高然 申請人:西安建筑科技大學(xué)