基于相邻条件下的通风空调管道阻力特性及减阻方法

摘要

随着社会的发展，人们越来越多的在办公楼、工业厂房中进行生产活动。建筑能耗由于空调系统的大范围使用越来越高，其中通风管道占据着15%～30%的比重。 局部阻力构件在通风管道系统中大量存在，其产生的局部阻力在通风系统的总能耗中约占50%以上。前人对于管道中的局部阻力的研究中默认局部构件相互独立、未产生相互影响的。但在工程实际中，若两个局部阻力构件相距不远，其中的流体的流动会产生相互影响是不可避免的。本文针对弯头在耦合条件下的管道中的流体流场进行分析，得到其减阻方法。 首先，针对耦合弯头进行试验研究，得到流体在管道中的不同送风速度下流动变化，分析速度场与压力场的变化规律。 其次，通过数值模拟计算，结合实验数据，得到耦合弯头管道系统中流体的中心线速度连续变化趋势及截面平均压力的变化趋势。根据局部阻力的定义，得到耦合弯头在整个系统中产生的局部阻力。通过改变耦合弯头的影响因素，得到不同影响因素对于管道中流动的影响。 针对弯头在耦合条件下，通过改变弯头间连接直管段的长度，改变管道的弧线及设置导流片的方式对弯头进行优化减阻设计，减小耦合弯头在管道中所产生的局部阻力。通过增加耦合弯头之间的连接直管段长度，可以达到降低其产生的局部阻力，其减阻率可以达17%。单一改变耦合弯头的管壁弧线或者同时改变弯头及下游直管段中的管壁弧线亦可以减小管道中的局部阻力，其在 U型耦合，Ls=3D条件下，可减阻6%；在S型耦合， Ls=7D条件下可减阻9.8%。在管道中设置导流片的方法可以有效的对管道中的流体的流动进行整流，达到较好的减阻效果，对于耦合弯头的连接方式，减阻最大可达28%。

目录

主要符号表

1 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容、方法和目的

1.4本文创新点

1.5本章小结

2 空调通风管道内阻力特性

2.1 管道弯头的阻力损失理论

2.2管道阻力特性及理论损失公式

2.3 本章小结

3 相邻条件下的耦合弯头实验及分析

3.1 试验台系统设计与搭建

3.2 实验仪器与装置

3.3实验数据分析

3.4本章小结

4 弯头耦合条件下流场模拟分析

4.1 数值计算模型

4.2网格独立性及模型适用性验证

4.3耦合弯头中流场分析

4.4 本章小结

5 耦合条件下的弯头减阻优化方案设计

5.1 加直管段减阻

5.2 改变管道弧线减阻

5.3 加装导流片减阻

5.4 减阻弯头实验验证

5.5 减阻弯头经济性分析

5.6 本章小结

6 结 论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表学术论文及获奖情况