低阻力方形裤衩三通.pdf

本发明公开了一种低阻力方形裤衩三通，包括一主管与沿该主管端头向两端对称分叉延伸的支管，沿该主管与支管连接段设内弧面，对应内弧面的支管上设有外弧面，其特征在于：在所述内弧面与主管连接段设另一内弧面，构成两段过渡连接内弧面；该两段内弧面分别与所述两支管上的外弧面及主管上的四个侧面连接，并形成有一个入口通道且有两个出口通道的矩形三通。该裤衩三通的独特设计同时消除了流体在经过裤衩三通内弧面时产生的涡旋区和流体在裤衩三通与直管相接处产生的涡旋区，从而达到减小流体经过裤衩三通时的阻力。

1.  低阻力方形裤衩三通，包括一主管与沿该主管端头向两端对称分叉延伸的支管，沿该主管与两支管连接段分别设有内弧面，对应两内弧面的支管上设有两外弧面(3)，其特征在于：在所述内弧面与主管连接段设另一内弧面，构成两段过渡连接内弧面；该两个两段过渡连接内弧面分别与所述两支管上的外弧面(3)及主管上的四个侧面(4)连接，形成有一个入口通道且有两个出口通道的矩形三通。

2.  根据权利要求1所述的低阻力方形裤衩三通，其特征在于：所述两段过渡连接内弧面为第一内弧面(1)与第二内弧面(2)，且第一内弧面(1)在所述第二内弧面(2)下端的主管侧面上。

3.  根据权利要求1所述的低阻力方形裤衩三通，其特征在于：所述第一内弧面(1)的半径与弧长大于外弧面(3)的半径与弧长；外弧面(3)的半径与弧长大于第二内弧面(2)的半径与弧长；且第一内弧面(1)和第二内弧面(2)的圆心分别在入口断面和出口断面的延长面上。

低阻力方形裤衩三通
技术领域
本发明涉及一种通风空调的局部构件，尤其是一种低阻力方形裤衩三通构件。
背景技术
裤衩三通属于改变流体流向并且分流的管件，在分流管路中，由于流体的转弯，出现了从曲率中心向管子外弧面的离心力，这就使得流体从管道的直线段过渡到弯曲管段(在拐弯结束前)时，外弧面的压力增高而内弧面的压力降低。所以，在外弧面处流体的流速将减小，而在内弧面处流体的流速相应地增大。因此，在外弧面附件出现扩散效应，而在靠近内弧面处出现收缩效应。流体从弯曲管段过渡到直管段(拐弯后)时，又有相反的现象发生，即内弧面附近产生扩散效应，外弧面附近产生收缩效应。扩散效应使得流体脱离壁面，同时弯曲管段流体由于惯性而流向外弧面的运动更加剧了从内弧面的分离。
流体在裤衩三通分流管(相当于弯管)中流动，所受离心力与流速平方成正比，故高流速区处的离心力要大于近壁面处的离心力。此力矩使水流在裤衩三通分流管(相当于弯管)横断面上生成了二次环流(涡对)。即形成所谓的涡流副。它附加在和管路轴线平行的主流上，使流线具有螺旋形状，水流的此螺旋形态并不局限于分流管本身，还延续于分流管后一定长度的直线管段上。裤衩三通局部阻力便是由于上述裤衩三通水流结构中的这2种现象：(1)裤衩三通内弧面上的涡旋。(2)裤衩三通与直管相接处的二次涡旋，如图1所示。由于边界层脱离形成的涡流区流动与轴向流动在交界面处有较强的动量交换，消耗了主流的能量，形成了裤衩三通的局部阻力损失。其中内弧面处形成的涡旋起主要作用，它基本上决定了裤衩三通的阻力及裤衩三通后一定直管段上流场的形变。实验表明，涡流区域越大、旋涡强度越大，局部阻力损失也越大。二次流动则对裤衩三通轴向流速的再分布起着重要作用，该再分布过程消耗一次流动的能量，增长了裤衩三通局部阻力损失。内弧面形成的涡流与二次流一起基本上决定了转弯后管道速度分布的特点。这些由裤衩三通中流动形成的能量消耗，影响空间远不限于裤衩三通本身，而是扩展到裤衩三通的上、下游。裤衩三通对上游的影响最远影响至1-2倍管径，下游则影响至5倍管径。
过去人们在通风空调系统中主要运用的是普通裤衩三通，如图3所示，并且普通裤衩三通不分汇流与分流。同时，由于普通裤衩三通的内弧面半径过小、弧面较小，使得流体在经过它的时候产生一个负压、高流速的涡旋区域。这个涡旋区域本身会造成很大的阻力，同时它还会使得在流体在经过裤衩三通后产生一个大的涡旋区。而这两个涡旋区又直接导致流体通过时的阻力增加。换而言之，裤衩三通的内弧面是导致流体经过裤衩三通时阻力增加的主要部位。
近年来出现了一些在流体拐弯处减小阻力的流线转弯管件，如中国专利，专利号为ZL95102932.0所公开的一种具有导叶的弯头，再如中国专利，公开号为CN101315194所公开的一种烟道弯头。他们内部都有导叶，通过导叶对流体的导流将弯管内弧面处的涡旋消除，从而达到减小阻力的作用。但是由于其需要再弯管中添加导叶片，其制造和安装相对复杂，造价也会相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型低阻力方形裤衩三通，该裤衩三通的独特设计同时消除了流体在经过裤衩三通内弧面时产生的涡旋区；和流体在裤衩三通与直管相接处产生的涡旋区，从而最终达到减小流体经过裤衩三通时的阻力。
为了实现上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的，提供一种新型低阻力方形裤衩三通，包括一主管与沿该主管端头向两端对称分叉延伸的支管，沿该主管与两支管连接段分别设有内弧面，对应两内弧面的支管上设有两外弧面，其特征在于：在所述内弧面与主管连接段设另一内弧面，构成两段过渡连接内弧面；该两个两段过渡连接内弧面分别与所述两支管上的外弧面及主管上的四个侧面连接，形成有一个入口通道且有两个出口通道的矩形三通。
所述两段过渡连接内弧面为第一内弧面与第二内弧面，且第一内弧面在所述第二内弧面下端的主管侧面上；所述第一内弧面的半径与弧长大于外弧面的半径与弧长；外弧面的半径与弧长大于第二内弧面的半径与弧长；且第一内弧面和第二内弧面的圆心分别在入口断面和出口断面的延长面上。
由以上可见，本发明首先通过第一内弧面对贴近内弧面处的入流流体进行减速和缓慢变向，使流体缓缓通过可能产生负压、高速涡旋区的前半部分内弧面。在流体经过前半部分内弧面后为了令流体快速转向，第二内弧面的的半径与弧长都较小。这就使得流体经过裤衩三通后不在与裤衩三通相接部分形成涡旋。从而同时消除裤衩三通内弧面处的涡旋与流体经过裤衩三通后产生的涡旋，如图4所示。从而达到较小阻力的作用。
本发明同现有技术相比，无需通过在弯管中添加导叶对流体的导流作用来消除弯管内弧面处的涡旋，从而达到减小阻力的目的。其制造和安装相对简单，成本低，便于推广应用。
附图说明
图1是普通裤衩三通内流场及涡流区示意图；图2是新型低阻力方形裤衩三通内流场及涡流区示意图；图3是现有的方形裤衩三通示意图；图4是新型低阻力方形裤衩三通示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
如图4所示，本发明的新型低阻力方形裤衩三通，包括一主管与沿该主管端头向两端对称分叉延伸的支管，沿该主管与两支管连接段分别设有内弧面，对应两内弧面的支管上设有两外弧面3，其中：在所述内弧面与主管连接段设另一内弧面，构成两段过渡连接内弧面；该两个两段过渡连接内弧面分别与所述两支管上的外弧面3及主管上的四个侧面4连接，形成有一个入口通道且有两个出口通道的矩形三通。
上述两段过渡连接内弧面为第一内弧面1与第二内弧面2，且第一内弧面1在所述第二内弧面2下端的主管侧面上；第一内弧面1的半径大于外弧面3的半径；外弧面3的半径大于第二内弧面2的半径；第一内弧面1的弧长大于外弧面3的弧长；外弧面3的弧长大于第二内弧面2的弧长；第一内弧面1的圆心、第二内弧面2的圆心、外弧面3的圆心互不重叠；第一内弧面1的圆心在主管入口断面的延长面上；第二内弧面2的圆心在其对应出支管口断面的延长面上。
如图2所示，本发明首先通过第一内弧面1对贴近内弧面处的入流流体进行减速和缓慢变向，使流体缓缓通过可能产生负压、高速涡旋区的前半部分内弧面。在流体经过前半部分内弧面后为了令流体快速转向，第二内弧面2的的半径与弧长都较小。这就使得流体经过裤衩三通后不在与裤衩三通相接部分形成涡旋。从而同时消除裤衩三通内弧面处的涡旋与流体经过裤衩三通后产生的涡旋。从而减小流体流过裤衩三通时的阻力。