[发明专利]基于截断法的通风空调管道系统阻力计算方法和系统

说明书

本发明属于通风空调工程领域，公开了一种基于截断法的通风空调管道系统阻力计算方法和系统，方法包括如下步骤：步骤1：获取管道系统的最不利环路，所述最不利环路包括多个局部构件；步骤2：选择管道系统的每个局部构件出口处进行截断，获得多个包含上游直管段和下游直管段的局部构件；步骤3：计算每个上游直管段和下游直管段的截断距离；步骤4：根据每个上游直管段和下游直管段的截断距离利用阻力计算模型获得每个局部构件上游直管段和下游直管段的阻力值，根据压降法获得每个局部构件本身的阻力值，获得管道系统的总阻力值。本发明通过截断法精确地分析阻力，比较传统方法得到的阻力值更低，进而影响风机选型，达到减少电能消耗的目的。

技术领域

本发明属于本发明属于通风空调工程领域，具体涉及一种基于截断法的通风空调管道系统阻力计算方法和系统。

背景技术

几十年来，针对管道阻力方面的传统研究大多基于充分发展流这一前提。然而，在通风空调管道领域，非充分发展流所引起的阻力变化显著。前人的传统研究中，由于简化研究的需要，多假设管道局部配件之间的距离“足够远”，“远”到配件内的流场互不干扰，也即假设局部配件入口为“充分发展流动”。我们可暂称此时的局部配件为“单局部配件”(又称“非耦合条件”、“非复合条件”下的局部配件)。在此条件下，局部配件内部的流场变化及其引起的阻力问题仅受局部配件本身形变的影响；而直管段内的流态为充分发展流。然而，在建筑领域，局部配件之间的实际距离是“足够近”的，近到相邻局部配件之间的流场是相互影响的，也即管道出入口边界条件为“非充分发展流动”。我们可暂称此条件为“相邻影响条件”(又称“耦合条件”、“复合条件”)。前人的一些研究表明，局部配件产生的涡旋对上游流场的影响长度为5～7倍管径，对下游流场的影响长度为30～50倍管径。以通风空调常见水力直径1m进行估算，相邻影响的作用距离约为35～57m而现实工程中，由于建筑结构限制，绝大多数的管道局部配件安装距离均小于此范围。也即，在建筑领域，相邻影响实际上普遍存在。然而，现阶段针对非充分发展流动下的阻力计算方法仍然缺失。

对于阻力计算方法，由于没有针对非充分发展流动的，现阶段有两种办法计算非充分发展流下的局部阻力。第一种就是通过查手册，查到每个配件的局部阻力，对单配件局部阻力做简单的叠加。在现有手册中，如ASHRAE手册、CIBSE指南、Idelchik手册，局部阻力是从许多实验工作中总结出来的，其中大部分是根据ASHRAE标准制定的，2017ASHRAEHANDBOOK中提到对于耦合配件局部阻力的计算是假设每个配件都是孤立的，并且与任何其他配件都没有交互作用，它的做法是对单个配件的局部阻力相加的传统做法给出了一个保守的(上限)估计。然而，上限值并不是真值，过高的估计阻力值会导致风机选型偏大且偏离稳定工作区，也会导致不必要的能耗。那么，究竟非充分发展流动状态下的通风空调管道系统到底如何进行水力计算，还需要进行深入研究。

另外，第二种方法就是，直接通过实验和设计的方法得出非充分发展流动下的阻力。很多研究表明耦合配件和非耦合配件简单叠加的局部阻力系数之间的误差很大。但是并没有总结出一套通用方法，只能针对每一种情况进行单独分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于截断法的通风空调管道系统阻力设计方法和系统，用以解决现有技术中的对等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

基于截断法的通风空调管道系统阻力计算方法，包括如下步骤：

步骤1：获取管道系统的最不利环路，所述最不利环路上包括多个局部构件；

步骤2：对每个局部构件出口处进行截断，获得多个包含上游直管段和下游直管段的局部构件，所述上游直管段是指每个局部构件的进口前的直管段，所述下游直管段是指每个局部构件出口后的直管段；