专利名称：一种∏型180°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Π型180°整流弯管。
背景技术：
π型180°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，Π 型180°弯管中，由于流体在内部经过两次的转弯，实现180°的变向，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，在右端近壁 处出现压力增高而左端压力降低，在管道内部右侧出现了速度减小，管道内左侧流体的流 速相应的增大，即在管内右侧出现了扩散效应，而在管道内左侧出现了收缩效应。由于以上原因，流体在流过Π型180°弯管后，流体会由于扩散和收缩效应而产生 强烈的动量交换并且产生速度分层，如图1所示，这会导致流体在图中所示右侧的流速大 于左侧。这就意味着流体流速不均勻。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Π型180°整流弯管，该新型Π型180°整流弯管的独 特设计消除了流体通过Π型180°弯管后所形成的速度分层，从而最终达到对通过Π型 180°弯管后的流体进行整流的目的。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现一种Π型180°弯管，包括入口段、Π型180°变向段和出口段，入口段一端与Π 型Π型180°变向段相连，Π型180°变向段另一端连接有缓冲段，在缓冲段下方设有和出 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点为缓冲段长度与入口段管道宽度相同。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。所述的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，一种设计上述Π型180°弯管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，该方法包括如下步骤步骤一、确定Π型180°弯管内的流体流场状态，根据入口段和Π型180°变向段 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，然后模拟设置整流 段之前传统Π型180°弯管内的速度场，从而得到整流段位置处流体的速度分布；
步骤二、确定Π型180°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Π型180°变向段变流体流动方向，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再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流体通道对流体进行等流量切割，并通过导 流叶片与整流段之间形成五个等流量流体通道消除流体的横向速度。从而消除流体通过Π 型180°整流弯管后所形成的速度分层，最终达到对通过Π型180°整流弯管后的流体进 行整流的目的，如图2所示。
图1为流体通过传统的Π型180°弯管时的流速等值线图。图2为安装本发明的Π型180°整流弯管后流体通过Π型180°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Π型180°弯管出口段横断面流体的速度分布积分图。图5为发明实施例的Π型180°整流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、Π型180°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。以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施例方式如图3所示，一种Π型180°整流弯管，包括入口段1、Π型180°变向段2、和出口 段7，入口段1 一端与Π型180°变向段2—端相连，Π型180°变向段2另一端连接有缓冲 段3，此处缓冲段3的设计用于确保整个90°整流矩形弯管内形成具有相对稳定的流体特 性的流体。在缓冲段3下方设有和出口段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内分为五个等容积的 流体通道。从而实现对整个Π型180°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，然后再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11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，所述的导流叶片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Π型180°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Π型180°变向段2后形成涡旋并增加阻力的可能。当流体流过Π型180°整流弯管后由于前文所述的扩张和收缩作用，会在如图 1所示位置形成右侧速度大，左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Π型180°整流弯管后流体流速分布及大小，确定整流叶片与整 流段内壁之间的间距大小，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。本发明中的整流片在横截面大 小不变的情况下，对流体的横向速度进行抵消，从而消除其所形成的涡旋，使流体只具有纵 向速度。从而在消除速度分层，达到整流目的。因此本发明设计上述Π型180°整流弯管整流段10内各整流叶片(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确定方法，该方法包括如下步骤步骤一、确定Π型180°弯管内的流体流场状态，根据入口段1和Π型180°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算法首先、求解动量方程
权利要求
一种П型180°整流弯管，包括入口段(1)、П型180°变向段(2)和出口段(7)，其特征在于入口段(1)一端与П型180°变向段(2)一端相连，П型180°变向段(2)另一端连接缓冲段(3)，在缓冲段(3)下方设有和出口段(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Π型180°整流弯管，其特征在于所述的缓冲段(3)长度 与入口段(1)管道宽度相同。
3.根据权利要求1所述的Π型180°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(11)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Π型180°整流弯管，其特征在于所述的导流叶片(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Π型180°整流弯管整流段(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Π型180°矩形弯管内的流体流场状态，根据入口段(1)和Π型180° 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)之前Π型180°变向段(2)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Π型180°变向段(2)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，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
全文摘要
本发明公开了一种П型180°弯管，包括入口段、П型180°变向段和出口段，入口段一端与П型П型180°变向段相连，П型180°变向段另一端连接有缓冲段，在缓冲段下方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П型180°整流弯管的独特设计消除了流体通过П型180°矩形弯管后所形成的速度分层，从而最终达到对通过П型180°矩形弯管后的流体进行整流的目的。
文档编号F15D1/04GK101963172SQ20101052036
公开日2011年2月2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