[发明专利]形状优化集管及其制造方法

权利要求书

1. 一种形状优化集管，包括：

外壳，其可操作以用于收集流体；其中，所述外壳的内径和/或壁厚随所述外壳中的压力变化和/或流体流速变化而变化；和

管；其中，所述管与所述外壳连通且可操作以将流体传递到所述外壳中。

2. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的截面面积和/或壁厚从所述外壳中的较低压力和/或较低流体流速的区域逐渐增大至较高压力和/或较高流体流速的区域。

3. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的一部分的内径与所述外壳的该部分中的局部压力成正比。

4. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的壁的一部分的壁厚与所述外壳的该部分的流体流速成正比。

5. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的内径变化或壁厚变化与所述外壳中经历的局部压力变化成比例，且由等式(1a)确定：

                                                                                      (1a),

其中Δd₂为所述外壳的第二区段的内径变化，Δd₁为所述外壳的第一区段的内径变化，Δt₂为所述外壳的第二区段的壁厚变化，Δt₁为所述外壳的第一区段的壁厚变化，其中Δp₂为所述外壳的第二区段中经历的压力变化，且Δp₁为所述外壳的第一区段中遇到的压力变化。

6. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的内径变化或壁厚变化与所述外壳中经历的流体流速变化成比例，且由等式(2a)确定：

                                       (2a),

其中Δd₂为所述外壳的第二区段的内径变化，Δd₁为所述外壳的第一区段的内径变化，Δt₂为所述外壳的第二区段的壁厚变化，Δt₁为所述外壳的第一区段的壁厚，其中Δf₂为所述外壳的第二区段中经历的流体流速变化，且Δf₁为所述外壳的第一区段中遇到的流体流速的变化。

7. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的内径变化和/或壁厚变化与所述外壳中经历的应力变化成比例，且由等式(5)确定：

                                        (5),

其中d₂为所述外壳的第二区段的内径，d₁为所述外壳的第一区段的内径，t₂为所述外壳的第二区段的壁厚，t₁为所述外壳的第一区段的壁厚，其中p₂为所述外壳的第二区段中经历的压力，且p₁为所述外壳的第一区段中遇到的压力，且其中σ₂和σ₁分别为所述外壳的第二区段中和所述外壳的第一区段中遇到的应力。

8. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述形状优化集管还包括出口，所述出口用于排出收集在所述集管中的流体。

9. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述内径的增大从较低压力的区域到较高压力的区域是连续的。

10. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的壁厚的增大从较低压力的区域到较高压力的区域是连续的。

11. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述内径的增大从较低压力的区域到较高压力的区域是不连续的。

12. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述外壳的壁厚的增大从较低压力的区域到较高压力的区域是不连续的。

13. 根据权利要求1所述的形状优化集管，其特征在于，所述形状优化集管还包括多个出口，所述多个出口可操作以排出收集在所述集管中的流体。