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      一種基于收縮曲線設(shè)計的流場均勻裝置的制作方法

      文檔序號:12107630閱讀:438來源:國知局
      一種基于收縮曲線設(shè)計的流場均勻裝置的制作方法

      本實用新型涉及一種基于收縮曲線且采用葉片進行設(shè)計的流場均勻裝置,屬于充液管路振動噪聲控制領(lǐng)域。



      背景技術(shù):

      一般來說大型船舶的機艙等艙室內(nèi)部空間有限,在泵進口和閥門出口位置等沒有足夠的空間布置直管段進行整流,且過急的系統(tǒng)管路走向會直接影響水泵等設(shè)備進流狀況,導致葉輪進口部分流道的進口速度場發(fā)生畸變。根據(jù)葉輪機械流體進口速度三角形,過小或過大的進口速度角都使得流體在葉輪葉片發(fā)生分離,一方面會導致葉輪的整體受力不均勻,進而會導致設(shè)備的振動加劇,另一方面會使得泵的軸頻及葉頻噪聲大幅升高。設(shè)備長期運行在此進口狀態(tài)下,會減少設(shè)備的使用壽命,另外設(shè)備振動加劇產(chǎn)生振動噪聲,會通過系統(tǒng)管網(wǎng)及通??谙蛲廨椛湓肼?,影響艦船的隱身性能。目前針對水泵進口彎頭以及閥門出口流場的整流設(shè)計集中在導流葉片上,但是導流葉片對加工及安裝角度要求較高,效果較差。目前尚未見到一種流場均勻裝置能夠適用于在水、油等流體介質(zhì)領(lǐng)域,又能夠在較短的長度范圍內(nèi)提高流場均勻性。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本實用新型提供一種基于收縮曲線設(shè)計的流場均勻裝置,該裝置基于流道收縮和擴張的曲線設(shè)計,實現(xiàn)在軸向上對流體進行整流的目的;采用軸向葉片導流切割設(shè)計,達到對流體在周向上進行流道劃分的作用,最終達到在有限的長度內(nèi)對紊亂流場進行整流均勻目的。

      本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

      一種基于收縮曲線設(shè)計的流場均勻裝置,所述流場均勻裝置包括套管、葉片以及曲線收縮體;

      曲線收縮體在套管的內(nèi)部,曲線收縮體與套管之間通過葉片進行連接,套管的兩端分別與外部管路固定連接;葉片的葉根與曲線收縮體固定連接,葉尖與套管固定連接,且葉片在曲線收縮體外表面中部的周向上分布排列。

      所述曲線收縮體分為前導流段、前收縮段、后收縮段以及后導流段四部分;前導流段的外形為葉型,后導流段的外形為直線型或葉型,前收縮段的外型線與后收縮段的外型線成軸對稱。

      所述前收縮段的外型線和后收縮段的外型線優(yōu)選Witozinsky曲線、Batchelor-Shaw曲線、Pennsylvania曲線、雙三次曲線及其優(yōu)化曲線、五次方曲線、錢學森曲線、薩諾揚曲線。

      所述葉片與套管以及曲線收縮體之間采用焊接或一體鑄造成型技術(shù)進行連接;采用焊接時,需要對焊接后的位置進行打磨處理。

      本實用新型所述的流場均勻裝置中,根據(jù)外部管路中流體的進流狀態(tài)以及均勻指標的要求,確定葉片的葉型和周向分布角度以及曲線收縮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計;葉型的徑向積疊規(guī)律不限制于直線。

      有益效果:

      (1)本實用新型所述的流場均勻裝置基于流道收縮及擴張的曲線設(shè)計,實現(xiàn)軸向上對流體進行整流的目的。在所述均勻裝置軸向上采用曲線收縮體,將其沿軸向劃分成先收縮后擴張的流道,流體通過曲線收縮體與套管形成的流道時,流體首先通過葉型前導流體,然后進入曲線收縮體形成的流道加速,流體在加速過程中,先前形成的渦系會加速湮滅,再通過流道漸擴的流道,流體完成減速增壓的過程,從而完成流體的軸向整流。流體通過先加速再減速設(shè)計,進口流體中的渦系結(jié)構(gòu)能夠較快的湮滅,形成較為均勻的流場,且流道的阻力損失維持在較低的水平。

      (2)本實用新型所述的流場均勻裝置采用周向葉片導流切割設(shè)計,達到對流體在周向上進行流道劃分的作用。在所述流場均勻裝置的周向布置葉片,一方面對曲線收縮體起支撐固定的作用,另一方面將流道的周向劃分為了不同的區(qū)域。一般說來,圓柱型流道的中心區(qū)域流速較快,易于渦系結(jié)構(gòu)的耗散,而靠近邊緣的部分由于流速較小的原因,渦系結(jié)構(gòu)耗散所需的長度較大。通過葉片對流道周向的劃分,可以加速破壞進口渦系的大結(jié)構(gòu),且可以根據(jù)實際安裝位置,將葉片對準最大渦系來流位置。通過上述結(jié)構(gòu)的設(shè)計,一方面可以抑制速度場在周向上的發(fā)展,另一方面可以將較大結(jié)構(gòu)的渦系打散。

      (3)本實用新型所述的流場均勻裝置結(jié)構(gòu)緊湊,安裝空間需求?。贿m用于安裝在進流狀態(tài)較差的泵進口端以及閥門下游,用于提高流場的速度及壓力均勻度,降低泵及閥門的振動噪聲;全金屬結(jié)構(gòu),可耐海水腐蝕,環(huán)境適應性強。

      附圖說明

      圖1為實施例中所述的流場均勻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖2為實施例中所述的流場均勻裝置的剖視圖。

      圖3為實施例中所述的曲線收縮體的結(jié)構(gòu)示意圖。

      其中,1-套管,2-葉片,3-曲線收縮體,3-1-前導流段,3-2-前收縮段,3-3后收縮段,3-4-后導流段。

      具體實施方式

      下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

      一種基于收縮曲線設(shè)計的流場均勻裝置,所述流場均勻裝置包括套管1、葉片2以及曲線收縮體3;

      所述葉片2設(shè)計成對稱等厚度的NACA葉型;所述曲線收縮體3分為前導流段3-1、前收縮段3-2、后收縮段3-3以及后導流段3-4四部分;前導流段3-1的外形為葉型,后導流段3-4的外形為直線型;套管1、葉片2以及曲線收縮體3的材質(zhì)為不銹鋼;前收縮段3-2的外型線與后收縮段3-3的外型線成軸對稱且為優(yōu)化的雙三次曲線;

      曲線收縮體3在套管1的內(nèi)部,曲線收縮體3與套管1之間通過葉片2進行連接,套管1的兩端通過法蘭分別與外部管路固定連接;葉片2的葉根與曲線收縮體3的外表面焊接,葉尖與套管1的內(nèi)表面焊接,六個葉片2在曲線收縮體3外表面中部的的周向上等間距分布排列;焊接完成后,將焊接的部位打磨平整。

      工作原理:本實施例所述的流場均勻裝置工作時,外部管路中的流體首先通過曲線收縮體3減速增壓,然后通過葉片2切割打破原有渦系結(jié)構(gòu)且割裂為更小尺度的渦,最后再通過曲線收縮體3增速減壓,最終達到均勻流場的目的。

      采用本實施所述的流場均勻裝置進行整流時,根據(jù)外部管路中流體的具體進流狀態(tài)以及均勻指標要求,調(diào)整葉片2的葉型、積疊規(guī)律、在曲線收縮體3周向上的分布角度及安裝位置、確定曲線收縮體3的結(jié)構(gòu)。

      綜上所述,以上僅為本實用新型的較佳實施例而已,并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

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