本發(fā)明涉及一種水下用防堵減阻的直管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展和陸地資源的短缺，推動了海洋礦產(chǎn)資源的開發(fā)進程，目前公知的海洋礦產(chǎn)資源有石油、砂礦、可燃冰、錳金屬結(jié)核等，對于這類資源的開發(fā)，其重要的步驟是管件的輸送過程。公知石油、水合物、礦石等資源含有顆粒物，其流動過程中由于顆粒的重力等影響顆粒會發(fā)生沉降，普通管件在輸送這類介質(zhì)時存在以下不足：含有顆粒物的流體進入普通管件后，由于重力的影響，密度大的顆粒物速度降低并發(fā)生沉降，流體在管件中心區(qū)運動，而顆粒物在管件底部運動，隨著顆粒物速度的繼續(xù)降低，管件底部的顆粒發(fā)生堆積，不僅導致管件堵塞而且會引起管件內(nèi)壁的過早磨損；管件用于水下，尤其是海洋環(huán)境，由于水流的粘性作用，水流流過管件外表面時產(chǎn)生邊界層，水流速度越大，邊界層越厚，邊界層厚到一定程度就脫離管件表面，形成邊界層分離，導致管件后面形成對稱的漩渦，漩渦區(qū)越大其壓力越小，而管件前面的水流壓力大，因此管件前后形成壓差，產(chǎn)生阻力；普通管件由于是光滑表面，這種邊界層分離的早，管件后面形成的旋渦區(qū)小，管件前后壓差就很大，導致普通管件在水下的水流阻力大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水下用防堵減阻的直管結(jié)構(gòu)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是：一種水下用防堵減阻的直管結(jié)構(gòu)，包括流道內(nèi)部具多個主螺旋槽的主管段、設置于所述主管段兩端部中至少一個端部上的轉(zhuǎn)接段，所述轉(zhuǎn)接段內(nèi)具有與所述主螺旋槽相連的漸變螺旋槽，所述漸變螺旋槽自轉(zhuǎn)接段的與主管段的連處向外延伸槽深漸變漸淺，所述主管段與所述轉(zhuǎn)接段外表面上分別交錯分布設有多個凹坑。

在某些實施方式中，所述轉(zhuǎn)接段上具有用于管件安裝的法蘭。

在某些實施方式中，所述轉(zhuǎn)接段的外端部呈圓環(huán)狀。

在某些實施方式中，所述主管段的水力直徑為D，所述主管段的外徑為E，E的尺寸范圍為1.05D～1.2D毫米。

在某些進一步實施方式中，所述轉(zhuǎn)接段的水力直徑、外徑分別與所述主管段的水力直徑D和外徑E相等。

在某些進一步實施方式中，所述凹坑的凹坑間距F為外徑E的0.10～0.20倍，凹坑直徑G為凹坑間距F的2.5～3.5倍，凹坑深度H為凹坑直徑G的0.1～0.2倍。

在某些實施方式中，在所述主管段的同一橫截面上，所述主螺旋槽的數(shù)量為3～4個。

在某些實施方式中，所述主管段的水力直徑為D，每米的主管段內(nèi)主螺旋槽的螺旋角度為45/D～60/D度。

在某些實施方式中，所述轉(zhuǎn)接段的長度為100～200毫米。

在某些實施方式中，所述漸變螺旋槽自轉(zhuǎn)接段的內(nèi)端部至外端部，其螺旋發(fā)展的角度為90～240度。

本發(fā)明的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的（但不限于）具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案等。

由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：轉(zhuǎn)接段由圓形截面逐漸過渡發(fā)展成多螺旋形截面，避免因流道截面積突變引起附加水力損失，流體逐漸過渡至旋流狀態(tài)，使得含顆粒物的流體在主管段流道內(nèi)旋流，顆粒物受到旋流作用力，顆粒物在旋流作用力下離開流道底部在流道中處于懸浮狀態(tài)，因而解決了顆粒在彎管中發(fā)生沉降引起堵塞流道的問題，并且，通過在流道外表面上布置凹坑，減小水流邊界層分離產(chǎn)生的阻力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明等軸視圖；

圖2為本發(fā)明縱向剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明主視圖；

圖4為本發(fā)明右視圖；

圖5為凹坑橫向分布示意圖；

圖6為主管段中流道的等軸視圖；

圖7為主管段中流道的主視圖；

圖8為主管段中流道的截面圖；

圖9為轉(zhuǎn)接段中流道的等軸視圖；

圖10為轉(zhuǎn)接段中流道的主視圖；

圖11為轉(zhuǎn)接段中流道的截面圖；

其中：1、法蘭；2、轉(zhuǎn)接段；3、主管段；4、凹坑；5.主螺旋槽；6、漸變螺旋槽。

具體實施方式

如各附圖所示，一種水下用防堵減阻的直管結(jié)構(gòu)，包括流道內(nèi)部具多個主螺旋槽5的主管段3、分別設置于主管段3兩端部的兩個轉(zhuǎn)接段2，主管段3與轉(zhuǎn)接段2外表面上分別開有多個凹坑4。多個凹坑4交錯均勻分布在主管段3與轉(zhuǎn)接段2的外表面上。轉(zhuǎn)接段2的水力直徑與主管段3的水力直徑D相等，對應的，轉(zhuǎn)接段2的外徑與主管段3的外徑E也相等。

轉(zhuǎn)接段2內(nèi)具有與主螺旋槽5相連的漸變螺旋槽6，漸變螺旋槽6自轉(zhuǎn)接段2的與主管段3的連處向外延伸槽深漸變漸淺，直至外端部呈圓環(huán)狀。轉(zhuǎn)接段2上具有用于管件安裝的法蘭1。轉(zhuǎn)接段2的長度為100～200毫米。漸變螺旋槽6自轉(zhuǎn)接段2的內(nèi)端部至外端部，其螺旋發(fā)展的角度為90～240度。結(jié)合圖9、圖10和圖11，本實施例中，轉(zhuǎn)接段2的長度為100毫米，轉(zhuǎn)接段2的水力直徑為50毫米，外徑為60毫米，圓形截面直徑和多螺旋形截面的水力直徑相等，為50毫米，螺旋槽的數(shù)量為4個，從多螺旋形截面螺旋發(fā)展至圓形截面，螺旋發(fā)展的角度為90度。

結(jié)合圖6、圖7和圖8，實施例主管段3中的主螺旋槽5是三維螺旋扭曲結(jié)構(gòu)，在主管段3的同一橫截面上，主螺旋槽5的數(shù)量為4個，實施例主管段3長400毫米，主管段3內(nèi)主螺旋槽5的螺旋角度為360度。主管段3的水力直徑為D，每米的主管段3內(nèi)主螺旋槽5的螺旋角度為45/D～60/D度。主管段3的水力直徑為D，主管段3的外徑為E，E的尺寸范圍為1.05D～1.2D毫米。本實施例中，主管段3的水力直徑D為50毫米，主管段3的外徑E為60毫米。凹坑4的凹坑間距F為外徑E的0.10～0.20倍，凹坑直徑G為凹坑間距F的2.5～3.5倍，凹坑深度H為凹坑直徑G的0.1～0.2倍。本實施例中，如圖3和圖5所示，實施例凹坑4的凹坑間距為9毫米，凹坑直徑為27毫米，凹坑深度為2毫米。

轉(zhuǎn)接段2由圓形截面逐漸過渡發(fā)展成多螺旋形截面，避免因流道截面積突變引起附加水力損失，流體逐漸過渡至旋流狀態(tài)，含顆粒物的流體在主管段3內(nèi)旋流，顆粒物受到旋流作用力，顆粒物在旋流作用力下離開流道底部在流道中處于懸浮狀態(tài)，因而解決了顆粒在流道中發(fā)生沉降引起堵塞流道的問題。本發(fā)明用于水下，尤其是海洋環(huán)境，由于水流的粘性作用，水流流過流道外表面時產(chǎn)生邊界層，水流速度越大，邊界層越厚，邊界層厚到一定程度就脫離直管表面，形成邊界層分離，導致直管后面形成對稱的漩渦，漩渦區(qū)越大其壓力越小，而直管前面的水流壓力大，因此直管前后形成壓差，產(chǎn)生阻力；普通管件由于是光滑表面，這種邊界層分離的早，管件后面形成的旋渦區(qū)小，管件前后壓差就很大，導致普通管件在水下的水流阻力大。本發(fā)明在管件外表面上布置交錯均勻分布的凹坑，這些小坑在水流沖擊下產(chǎn)生一些小漩渦，由于這些小漩渦的吸力，管件表面附近的水分子被漩渦吸引，邊界層的分離點被推后，使得管件后面形成的旋渦區(qū)比光滑管件形成的漩渦區(qū)小得多，從而使管件前后壓差所形成的阻力大為減小。

如上，我們完全按照本發(fā)明的宗旨進行了說明，但本發(fā)明并非局限于上述實施例和實施方法。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者可在本發(fā)明的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進行不同的變化及實施。