[发明专利]一种用于射流受限空间消涡的圆台形导流板装置

说明书

本发明提出一种用于射流受限空间消涡的圆台形导流板装置，该装置呈圆台，圆台的上底面与下底面均空心，同时，装置内部为中空结构形成导流腔体；圆台的中心轴线与母线的夹角为10°‑90°。本发明用于射流受限空间消涡的圆台形导流板装置，能够达到很好的均流效果，能有效减小受限空间流场内的旋涡影响范围。

技术领域

本发明涉及工业通风，具体涉及一种用于射流受限空间消涡的圆台形导流板装置。

背景技术

射流受限空间边壁的限制导致近壁压力递增出现压力梯度，压力梯度的存在使得受限空间内射流扩展速率、速度分布的形状和边界层增长的速率发生改变，特别是逆向压力梯度使射流流动变得复杂。受限射流一般分为多个区，分别是基本段、环流段和管流发展段。与自由射流的发展过程不同，在送风口处射流进入受限空间，在湍流脉动下射流扩展同时周围流体被巻吸，此时射流宽度沿流向增加且射流的横断面积增大，流量沿程增加，相似的速度分布形成即基本段。但很快射流巻吸遇到壁面产生了旋涡区，靠近管壁处产生的大涡团旋涡区域，其内部射流速度方向发生了反向变化。这是因为由于周围流体的进口速度为零，被射流卷吸后无上游来流补充，此时空间近壁下游流体倒流即环流发生。根据伯努利方程，在射流遇到边界突扩时近壁面处流速减小压强升高，导致逆压梯度出现。在逆压梯度和近壁处流体粘性的共同作用下导致边界层分离，从而扩大了巻吸涡旋形成旋涡区，该工况的范围较大。之后受限射流发展至壁面，近壁区出现较大逆压梯度，从而受限空间截面的速度分布沿流动方向开始不断变化，逐步成为充分发展的管流。可见，第二阶段环流段受限空间边壁处的涡旋会对受限空间通风造成不利影响，会出现通风效率低下等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种用于受限空间消涡的圆台形导流板装置，解决目前受限空间流场内的旋涡区影响范围大，不能满足工程需要的技术问题。

为达到上述目的，本发明实现过程如下：

一种用于射流受限空间消涡的圆台形导流板装置，所述的圆台形导流板装置呈圆台，圆台的上底面与下底面均空心，内部中空形成导流腔体；圆台的中心轴线与母线的夹角为10°-90°。

圆台的中心轴线与母线的夹角为30°-45°，圆台的上底面面积为下底面面积的倍。

优选的，所述的圆台形导流板装置厚度取值介于1-8mm。

优选的，所述的用于射流受限空间消涡的圆台形导流板装置圆台的母线长度L满足0.1D≤L≤0.4D，其中D为受限空间的水力直径。

将本发明的圆台形导流板装置用于射流受限空间时，所述的圆台形导流板装置的水平中心轴线与射流受限空间水平轴线重合，所述的圆台形导流板装置的上底面靠近射流受限空间的射流入口；

射流受限空间的旋涡区长度y需满足：

y＝c+b₁x+b₂x²+b₃x³+b₄x⁴

其中，x是圆台形导流板装置中心轴线与母线夹角值，10°≤x≤90°；b₁、b₂、 b₃、b₄、c均为常数，取值均介于-1～1；删除c+b₁x+b₂x²+b₃x³+b₄x⁴的度数单位仅保留c+b₁x+b₂x²+b₃x³+b₄x⁴的度数值即为y值，y的单位为米。