[发明专利]一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置

说明书

一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置，包括弯管段，弯管段内固定设置有降低流体阻力的V型沟槽导流栅片，V型沟槽导流栅片呈弧形，弯管段与V型沟槽导流栅片的弧度相同，V型沟槽导流栅片两侧均设置有多个相互平行的V型沟槽，V型沟槽的延伸方向与流体的流动方向平行。本发明提供的一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置，V型沟槽导流栅片可对流体涡旋进行分割，减小部分涡流和二次流，并对弯管段的紊乱流动进行整流，上游缓冲段和下游缓冲段内流体的流动方向得到有效调整，降低了弯管段的压力损失。

技术领域

本发明涉及液体输配管道技术领域，具体为一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置。

背景技术

管道输送液体过程中，由于实际流体都是具有粘性的，不可避免地会产生阻力损失。阻力损失一方面来源于管道壁面粗糙度引起的沿程阻力损失，另一方面则是液体流经弯头或者其它装置的局部损失，而且局部阻力损失占总阻力损失的很大一部分。因此，迫切需要采取科学的减阻措施优化管道局部装置的形式，实现低阻力节能降耗的管道输配系统。

目前用于流体输运方面常见的管道局部构件减阻方法有：导流叶片减阻、整流器减阻、管道弧面形式减阻、添加高分子减阻剂减阻等。

在上述的减阻方式中，整流器减阻是通过消除局部构件下游仍未消除的涡旋，达到减阻的目的；管道弧面形式减阻，包括改变曲率半径、弧度角、截面积等，它是通过降低管道局部构件的变形程度，削弱离心力、压强梯度强度，从而降低涡旋强度，达到一定的减阻效果；添加高分子减阻剂减阻则是通过改变管道的表面特性而减阻的。导流叶片减阻则是最为常见的弯头构件减阻方式，其原理是通过固体壁面对流体涡旋进行分割，将大涡旋分解为小涡旋，从而降低局部构件中的流体阻力。但现有的导流叶片均为表面光滑的常规导流叶片，仅通过单纯的分割涡旋降低局部阻力，并且提高导流叶片表面的光滑度方面是有限度的，无法达到最优的减阻效果。此外，现有的导流叶片减阻大都应用于通风空调管道，尚未在液体输配管道领域有所涉及。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置，结构简单容易实现，V型沟槽导流栅片可对流体涡旋进行分割，减小部分涡流和二次流，并对装置内的紊乱流动进行整流，上游缓冲段和下游缓冲段内的流速方向得到有效调整，降低了弯管段的压力损失，而且减小了V型沟槽壁面的剪切应力，降低了V型沟槽壁面的摩擦阻力损失。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置，包括弯管段，弯管段内固定设置有降低流体阻力的V型沟槽导流栅片，V型沟槽导流栅片呈弧形，弯管段与V型沟槽导流栅片的弧度相同，V型沟槽导流栅片两侧均设置有多个相互平行的V型沟槽，V型沟槽的延伸方向与流体的流动方向平行。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述V型沟槽导流栅片两侧的V型沟槽交错分布。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述弯管段两端分别固定连接有上游缓冲段和下游缓冲段。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述弯管段的弧度为π/2。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述V型沟槽的无量纲间距S+≤30，无量纲高度H+≤25。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述V型沟槽导流栅片位于所述弯管段中L/D＝0.5处，其中，L为V型沟槽导流栅片距弯管段外壁的距离，D为弯管段的管道直径。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述V型沟槽导流栅片的粗糙度为0.04mm。

作为上述一种基于V型沟槽导流栅片的减阻弯头装置的进一步优化：所述上游缓冲段和所述下游缓冲段的长度均为其水力直径的30倍。