整流格栅的设计方法与流程

1.本发明属于不均匀气流整流领域的领域，尤其涉及一种整流格栅的设计方法。


背景技术：

2.在工程中，气体流道中气流的均匀性是一个非常重要的指标，故通常通过在气流通道中增加整流格栅(5)来降低气流的不均匀性。传统的整流格栅(5)设计方法为在一定厚度的平板上一定堵塞比的均匀圆孔或方孔。不均匀气流(11)在通过整流格栅时，其流速高的部分在通过格栅孔时会因为格栅孔的堵塞作用向流速低的区域运动，从低速区通过格栅孔，从而实现不均匀气流(11)整流的目的。但这种传统格栅设计方法设计的整流格栅(5)堵塞比较大，会对气流造成很大的总压损失。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种整流格栅的设计方法，至少部分解决现有的格栅设计对气流的整流效率较低的技术问题。
4.本发明提供一种整流格栅的设计方法，所述方法包括：
5.将气流通道进行分区，并测量其各分区局部总压，以制作总压分布图谱；
6.根据所述总压分布图谱计算每个所述分区的堵塞比；
7.根据每个所述分区区域的堵塞比进行格栅上孔的尺寸设置。
8.本发明的技术有益效果：
9.针对具体不均匀气流总压分布图谱，通过计算得到精细化设计的整流格栅设计结果，可以大幅度提升整流格栅整流性能，同时降低整流格栅总压损失；在不均匀气流(11)局部高速区设置较大的局部堵塞比，在不均匀气流(11)局部低速区设置较小的局部堵塞比，可以在更小的综合堵塞比的条件下，实现不均匀气流(11)的高效整流。
附图说明
10.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
11.图1不均匀气流通过整流格栅进行整流的流场示意图；
12.图2流场分区及局部总压测量示意图；
13.图3精细化设计的整流格栅设计方案示例。
具体实施方式
14.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
15.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开
一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
16.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
17.本案提供的一种整流格栅的设计方法，其包括：
18.s101:将气流通道进行分区，并测量其各分区局部总压，以制作总压分布图谱，具体的：气流通道进行分区的方法包括：
19.a1、如图1所示，获取设计流道的直径d和进口截面1的流量设计值m和进口气流的总温度t，将整流格栅对不均匀气流11进行整流的流动过程分为了进口截面1、总压测试截面2、格栅前截面3、整流格栅5和格栅后截面4，格栅前截面3的压力p3与总压测试截面2的压力p2相同，优选的，总压测试截面2距离进口截面1的间距为0.2d-0.5d，整流格栅距离进口截面1的间距为2d，格栅前截面3、格栅后截面4分别距离格栅的间距为0.2d和0.3d；
20.a2、总压分布图谱是根据气流分区的所确定，计算格栅前截面3的截面各个扇区环面的流速，确定每个分区的堵塞比。
21.s102:根据总压分布图谱计算每个分区的堵塞比，具体的：
22.b1、确定气流通道及不均匀气流的总体参数，以对气流通道进行分区，且每个分区为扇区环面a，满足：a＝a/n，a为气流通道的设计截面面积，n为气流通道的设计数量，例如，将总压测试截面2平均划分为多个面积相等的扇区，扇区的数量为6-10个；按等环面分布将每个扇区划分为多个面积相等扇区环面8，每个扇区内扇区环面8的数量在4-8个，那么，气流通道扇区环面总数为n，则每个扇区环面的面积a＝a/n；
23.b2、测量总压测试截面中每个扇区环面8的局部总压，并计算计算格栅前截面3各扇区环面8气流局部参数，根据气动力学原理可知格栅前截面3的各个扇区环面相同，各扇区环面8气流流量为总流量m除以扇区环面8数量可得每个扇区环面流量m；
24.b3、测量总压测试截面2的每个分区的压力p
2-i-j
，格栅前截面3的每个分区的压力p
3-i-j
等于p
2-i-j
；进口截面1的不均匀气流因为格栅的堵塞作用，其高速区气流会向低速区运动，并在格栅前截面3基本达到均匀的状态，实际计算时以均匀状态而计算；格栅前截面3各扇区环面8局部总温为进口截面1进口气流总温度的平均总温t
t
，格栅前截面3各扇区环面8局部密度ρ即为进口气流平均密度。侧量每个扇区环面8的局部总压p
t2-i-j
：在总压测试截面2布置与扇区数量相等的多点总压测试耙9，测试耙周向位置位于每个扇区中心，每根测试耙测点数量与扇区环面8数量相等，每个测点10位置位于对应环面中心处，对每个扇区环面8的局部总压进行测量。得到不均匀气流的总压分布
25.b4、根据局部气流流量函数可得：qλ
3-i-j
＝m*t
0.5t
/0.0404*p
3-i-j
*a，并通过一维等熵流气动函数表，通过查表确定入
3-i-j
的系数值；
26.b5、计算格栅前截面3每个分区的局部气流速度v
3-i-j
，且满足：
27.计算局部气流速度v
3-i-j
＝1.83*t
0.5t
*λ
3-i-j
；
28.b6、测量总压测试截面中每个扇区环面8的局部总压，并计算计算格栅前截面3各扇区环面8气流局部参数，根据气动力学原理可知格栅前截面3的各个扇区环面相同，各扇区环面8气流流量为总流量m除以扇区环面8数量可得每个扇区环面流量m；
29.b7、根据总压分布图谱计算每个分区的堵塞比的方法包括：
30.确定设计的目标总压恢复系数σ，且满足：目标总压恢复系数＝格栅后截面4的总压p
t4
/总压测试截面2的总压p
t2
,以确定格栅后截面4的总压p
t4
；目标总压恢复系数σ不能高于总压测试截面2的局部最低总压和总压测试截面2气流平均总压pt2的比值
31.整流格栅5堵塞比的确定，满足：
32.其中：v
3-i-j
为格栅前截面3各扇区环面8的局部气流速度，pt
3-i-j
为个分区的局部总压，ρ格栅前截面3各扇区环面8局部密度；k为整流格栅5的总压损失系数，对于直孔格栅，k的值取1.3-1.6，对于气动格栅，k的值取1.9-2.3。
33.s103:根据每个分区区域的堵塞比进行格栅上孔的尺寸设置，根据整流格栅5每个分区的堵塞比调整每个格栅扇区环面孔的尺寸。
34.技术整体：
35.流通道中的不均匀气流总压分布图谱，对整流格栅进行精细化设计，从而可以在加强整流格栅整流能力的同时降低整流格栅的总压损失。其主要步骤为：明确气流通道及不均匀气流11的总体参数如气流通道面积，气流通道半径，气流总流量m，平均总温tt等，再在进口截面1后设置总压测试截面2，在该截面布置数根多点总压测试耙9，对管道中气流的局部总压进行分区测量，明确不均匀气流11在流道各分区中的总压分布图谱，再通过一系列步骤计算得到每个分区对应的格栅局部堵塞比，最终形成格栅设计方案6。本设计方法实现了整流格栅的精细化设计，在不均匀气流11局部高速区设置较大的局部堵塞比，在不均匀气流11局部低速区设置较小的局部堵塞比，可以在更小的综合堵塞比的条件下，实现不均匀气流11的高效整流。针对具体不均匀气流总压分布图谱如图2所示，通过计算得到精细化设计的整流格栅设计结果，如图3所示，可以大幅度提升整流格栅整流性能，同时降低整流格栅总压损失。
36.以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。