专利名称：一种矩形断面z型整流弯管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通风空调系统中的局部构件，特别涉及一种矩形断面Z型整流弯管。
背景技术：
矩形断面Z型弯管是暖通动力流体机械中极其常见的改变流体流向的连接管件， Z型弯管中，由于流体经过两次的转弯，弯管中第一次变向的流速分布跟单个90°弯管的 流速分布相同第一次变向中，流体紊流中心向弯管内侧偏移，在弯管内侧近壁面处达到 速度最大值；第一个弯管之后到第二个弯管之前的距离内，紊流中心在弯管外侧近壁面处； 第二个弯管及其下游管段内流速分布跟第一个弯管趋势大致相同，但是第二个弯管内的管 道内侧流体和外侧流体的动量发生了强烈交换。由于以上原因，流体在流过矩形断面Z型弯管后，流体由于在管内经过两次变向 中进行强烈的动量交换，如图1所示，这会导致流体在图中所示流体流速分布不均勻。在暖 通空调领域，如果将这部分流体直接送入房间，将影响室内气流分布，使得室内实际舒适性 不能满足设计要求，从而影响室内热舒适度。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型矩形断面Z型整流弯管，该矩形断面Z型整流弯管 的独特设计消除了流体通过传统矩形断面Z型弯管后所形成的速度分层，从而最终达到对 通过矩形断面Z型弯管后的流体进行整流的目的。为了实现上述技术任务，本发明的目的是采用如下技术方案予以实现一种矩形断面Z型整流弯管，包括入口段、Z型变向段和出口段，入口段一端与Z 型变向段一端相连，Z型变向段另一端连接缓冲段，在缓冲段一侧设有和出口段相连的整流 段；所述的整流段内上端设有整流叶片，每个整流叶片上带有导流叶片将整流段内分为五 个等流量的流体通道。本发明的其他技术特征为所述的缓冲段长度与入口段的管道宽度相同。所述的整流叶片沿整流段纵向呈锐角三角形，且与来流方向有一定的倾角，使得 整流段内形成五个入口大小不同的流体通道。导流叶片背向来流方向呈锐角三角形，并且 与整流段纵向相互平行。另外，本发明的设计矩形断面Z型整流弯管的整流段内各整流叶片与整流段纵向 方向之间形成的五个流体通道的入口大小确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤
步骤一、确定矩形断面Z型弯管内的流体流场状态根据入口段和Z型变向段管道 尺寸和管道入口流体速度，采用雷诺应力模型并结合SIMPLE算法，然后模拟设置整流段前 传统矩形断面Z型弯管内速度场，从而得到整流段位置处流体的速度分布； 步骤二、确定矩形断面Z型整流弯管各整流叶片与整流段纵向方向之间形成的五个流体通道的入口大小根据步骤一求得的整流段位置处流体的速度分布，利用面积分原 理，求得满足每个流体通道内流体流量相同条件时的五个流体通道入口大小。由以上可见，本发明首先通过Z型变向段改变流体流动方向，使流体进入缓冲段 内，流体在缓冲段内进行缓冲，形成具有相对稳定的流体特性后通过整流叶片与整流段内 壁以及整流片之间形成的五个大小不同的通道对流体进行等流量切割，并通过导流叶片与 壳体之间形成五个大小相等通道消除流体的纵向速度，从而消除流体通过矩形断面Z型弯 管后所形成的速度分层，最终达到对通过矩形断面Z型弯管后的流体进行整流的目的，如 图2所示。
图1为流体通过传统矩形断面Z型弯管时的流速等值线图。图2为安装本发明的矩形断面Z型整流弯管后流体通过矩形断面Z型弯管时的流 速等值线图。图3为本发明结构示意图。图4为传统弯管出口段横断面流体的速度分布积分图。图5为本发明实施例的矩形断面Z型弯管管道出口段速度分布图。图中各符号表示以下信息1、入口段；2、Z型变向段；3、缓冲段；4、5、整流叶片； 7、出口段；8、9整流叶片；10整流段；其他箭头方向表示流体流动方向。以下结合附图对本发明的内容方式作进一步详细地说明。
具体实施例方式如图3所示，一种矩形断面Z型整流弯管，包括入口段1、Z型变向段2和出口段 7，入口段1 一端与Z型变向段2 —端相连，Z型变向段2另一端连接缓冲段3，此处缓冲段 3的设计用于确保整个矩形断面Z型整流弯管内形成具有相对稳定的流体特性的流体。在 缓冲段3 —侧设有和出口段7相连的整流段10 ；所述的整流段10内上端设有整流叶片(4、 5、6、9)，每个整流叶片上带有导流叶片8将整流段10内分为五个等流量的流体通道。从而 实现对整个矩形断面Z型整流弯管管道内的流体进行等流量切割。由于流体在经过变向后其流动特性变得不稳定，为了使其能够形成具有相对稳定 的流体特性，然后通过整流叶片与整流段之间形成的五个大小不同的流体通道对流体进行 等流量切割，本发明在整流段前设置长度与入口段的管道宽度相同的缓冲段。为了避免切割流体引起的阻力增大的问题，且能更加有效的对流体进行切割，所 述的整流叶片(4、5、6、9)沿整流段10纵向呈锐角三角形，且与来流方向有一定的倾角，使 得整流段10内形成五个入口大小不同的流体通道。这种类型导流叶片与流体碰撞时的接 触面面积更小，有此所产生的碰撞阻力也小，由于碰撞产生流体涡旋的可能性也小。以此可 以有效的减小切割流体所引起的阻力。同样为了避免切割流体引起的阻力增大的问题，且能更加有效的对流经整流叶片 的流体进行导流，导流叶片8背向来流方向呈锐角三角形，并且与整流段10纵向相互平行， 当流体通过Z型变向段2后所形成的与来流方向相垂直的速度分量会被导流叶片8所消 除，从而消除了流体通过Z型变向段2后形成涡旋并增加阻力的可能。
当流体流过矩形断面Z型弯管后由于背景技术中所述的动量交换作用，会在如 图1所示位置形成下侧速度大，上侧速度小的速度分层。本发明通过雷诺应力模型并结合 SIMPLE算法所得出的流过矩形断面Z型弯管后流体流速分布及大小，确定整流叶片与壳体 之间的间距大小，使得流体流过整流叶片后的在每个通道的流体流量相同。由于整流叶片 对流体进行了切割，流体会在被切割后形成涡旋。本发明中实现了整流片在横截面大小不 变的情况下，对流体的纵向速度进行抵消，从而消除其所形成的涡旋，使流体只具有横向速 度。从而在消除速度分层，达到整流目的。参见图2。本发明在设计上述矩形断面Z型整流弯管的整流段10内各整流叶片(4、5、6、9) 与整流段10纵向之间形成的五个流体通道的入口大小确定方法，其特征在于，该方法包括 如下步骤步骤一、确定矩形断面Z型弯管内的流体流场状态，根据入口段1和Z型变向段2 管道尺寸和管道入口流体速度，运行雷诺应力模型并结合SIMPLE算法。首先、求解动量方程
权利要求
一种矩形断面Z型整流弯管，包括入口段(1)、Z型变向段(2)和出口段(7)，其特征在于入口段(1)一端与Z型变向段(2)一端相连，Z型变向段(2)另一端连接缓冲段(3)，在缓冲段(3)一侧设有和出口段(7)相连的整流段(10)；所述的整流段(10)内上端设有整流叶片(4、5、6、9)，每个整流叶片上带有导流叶片(8)将整流段(10)内分为五个等流量的流体通道。
2.根据权利要求1所述的矩形断面Z型整流弯管，其特征在于所述的缓冲段(3)长度 与入口段(1)的管道宽度相同。
3.根据权利要求1所述的矩形断面Z型整流弯管，其特征在于所述的整流叶片(4、5、 6、9)沿整流段(10)纵向呈锐角三角形，且与来流方向有一定的倾角，使得整流段(10)内形 成五个入口大小不同的流体通道。
4.根据权利要求1所述的矩形断面Z型整流弯管，其特征在于导流叶片(8)背向来流 方向呈锐角三角形，并且与整流段(10)纵向相互平行。
5.一种设计矩形断面Z型整流弯管的整流段(10)内各整流叶片(4、5、6、9)与整流段 (10)纵向之间形成的五个流体通道的入口的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤一、确定矩形断面Z型弯管内的流体流场状态根据入口段(1)和Z型变向段(2) 管道尺寸和管道入口流体速度，采用雷诺应力模型并结合SIMPLE算法，然后模拟设置整流 段(10)前的矩形断面Z型弯管内速度场，从而得到整流段(10)位置处流体的速度分布值；步骤二、确定矩形断面Z型整流弯管各整流叶片(4、5、6、9)与整流段(10)纵向方向之 间形成的五个流体通道的入口大小根据步骤一求得的整流段(10)位置处流体的速度分 布值，利用面积分原理，求得满足每个流体通道内流体流量相同条件时的五个流体通道入 口大小。
全文摘要
本发明公开了一种矩形断面Z型整流弯管，包括入口段、Z型变向段和出口段，入口段一端与Z型变向段一端相连，Z型变向段另一端连接缓冲段，在缓冲段一侧设有和出口段相连的整流段；所述的整流段内上端设有整流叶片，每个整流叶片上带有导流叶片将整流段内分为五个等流量的流体通道。本发明的矩形断面Z型整流弯管的独特设计消除了流体通过Z字型矩形弯管后所形成的速度分层，从而最终达到对通过Z字型矩形弯管后的流体进行整流的目的。
文档编号F24F13/02GK101975205SQ20101052026
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者李安桂, 邱国志, 郝鑫鹏, 雷文君, 高然 申请人:西安建筑科技大学