一种V形减阻结构及带有V形减阻结构的直管段的制作方法

本发明属于管道流体输配节能，具体涉及一种v形减阻结构及带有v形减阻结构的直管段。

背景技术：

1、建筑能耗在全球总能耗中占比显著，约占全球总能耗的三分之一以上。其中，暖通空调系统的能耗尤为突出，约占建筑总能耗的30%至50%。风机作为该系统的核心动力设备，其运行能耗主要用于克服风管系统中的流体流动阻力。此类阻力可分为两种类型：一是由三通、弯头及变径管等局部部件引起的局部阻力损失；二是沿直管段产生的沿程摩擦阻力损失。目前，已有大量研究聚焦于管道局部构件的优化，而对直管段流动阻力的系统性研究尚显不足。因此，有效降低直管段的沿程摩擦阻力，对于提高能源利用效率，实现节能减排目标具有重要的工程价值与研究意义。

2、现有减阻技术主要聚焦于通过微观/纳米尺度的表面结构，如构建超疏水表面、布置微沟槽结构及仿生非光滑表面等，但由于制造工艺复杂、成本高昂以及在真实运行环境中面临耐久性不足等问题，上述技术在建筑大型通风管道系统中的规模化应用仍面临挑战。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种v形减阻结构及带有v形减阻结构的直管段，解决了构成系统主体的直管段减阻的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：

3、一种v形减阻结构，包括相互同轴连通且衔接面结构相匹配的第一减阻段和第二减阻段，第一减阻段和第二减阻段均为侧壁为平面的空心四棱柱结构，第一减阻段和第二减阻段的相对侧面均沿其轴线镜像对称，且第一减阻段与第二减阻段的衔接面为矩形；第一减阻段自由端和第二减阻段自由端分别为进风口和出风口，进风口和出风口互为结构相等的矩形，进风口的宽小于第一减阻段与第二减阻段衔接面的宽，且进风口的高小于第一减阻段与第二减阻段衔接面的高。

4、优选的，第一减阻段轴线长l1大于第二减阻段轴线长l2。

5、优选的，第一减阻段和第二减阻段的轴线总长为l，l1/l取值范围为0.5~1且不等于1,l2/l取值范围为0~0.5且不等于0。

6、优选的，l1/l=0.8，l2/l=0.2。

7、优选的，进风口的高为h，第一减阻段与第二减阻段衔接面的高为h+2hh，hh/h取值范围为0.05~0.15；进风口的宽为w，第一减阻段与第二减阻段衔接面的宽为w+2hw，hw/w的取值范围为0.05~0.15。

8、优选的，hh/h=0.1，hw/w=0.1。

9、优选的，h的取值为120mm-630mm，w的取值为160mm-1250mm。

10、优选的，h的取值为200mm，w的取值为200mm,l的取值为1200mm。

11、优选的，雷诺数取值为1.3×105~2.4×105。

12、一种带有v形减阻结构的直管段，包括2个同轴且结构一致的管路，管路为横截面为矩形的空心棱柱，还包括同轴连设在2个管路之间的v形减阻结构，v形减阻结构为本申请公开的v形减阻结构；2个管路的端口均与进风口和出风口结构相匹配，且v形减阻结构内腔与2个管路内腔连通。

13、与现有技术相比，本发明的优点为：

14、（1）一种v形减阻结构及带有v形减阻结构的直管段，通过其连续v形凸起设计，利用其尖锐的棱线，主动诱导产生规律的流场结构，降低近壁速度梯度，从而显著降低沿程阻力损失。

15、（2）一种v形减阻结构及带有v形减阻结构的直管段，通过优化风管壁面，可实现直管段沿程摩擦阻力降低20%以上，节能效果显著。

16、（3）一种v形减阻结构及带有v形减阻结构的直管段，整体结构基于宏观尺度设计，具有几何形状规则、边界特征明确的特点，便于通过挤压成型、模压制造等金属成型工艺或模塑工艺实现批量生产，在保证减阻效果的同时兼具优良的加工制造可行性，有广阔的市场应用前景。

1.一种v形减阻结构，其特征在于，包括相互同轴连通且衔接面结构相匹配的第一减阻段（3-1）和第二减阻段（3-2），所述第一减阻段（3-1）和第二减阻段（3-2）均为侧壁为平面的空心四棱柱结构，第一减阻段（3-1）和第二减阻段（3-2）的相对侧面均沿其轴线镜像对称，且第一减阻段（3-1）与第二减阻段（3-2）的衔接面为矩形；

2.如权利要求1所述的v形减阻结构，其特征在于，所述第一减阻段（3-1）轴线长l1大于第二减阻段（3-2）轴线长l2。

3.如权利要求2所述的v形减阻结构，其特征在于，所述第一减阻段（3-1）和第二减阻段（3-2）的轴线总长为l，l1/l取值范围为0.5~1且不等于1,l2/l取值范围为0~0.5且不等于0。

4.如权利要求3所述的v形减阻结构，其特征在于，l1/l=0.8，l2/l=0.2。

5.如权利要求1-4任一所述的v形减阻结构，其特征在于，所述进风口（1）的高为h，第一减阻段（3-1）与第二减阻段（3-2）衔接面的高为h+2hh，hh/h取值范围为0.05~0.15；所述进风口（1）的宽为w，第一减阻段（3-1）与第二减阻段（3-2）衔接面的宽为w+2hw，hw/w的取值范围为0.05~0.15。

6.如权利要求5所述的v形减阻结构，其特征在于，hh/h=0.1，hw/w=0.1。

7.如权利要求6所述的v形减阻结构，其特征在于，h的取值为120mm-630mm，w的取值为160mm-1250mm。

8.如权利要求7所述的v形减阻结构，其特征在于，h的取值为200mm，w的取值为200mm,l的取值为1200mm。

9.如权利要求8所述的v形减阻结构，其特征在于，雷诺数取值为1.3×105~2.4×105。

10.一种带有v形减阻结构的直管段，包括2个同轴且结构一致的管路，所述管路为横截面为矩形的空心棱柱，其特征在于，还包括同轴连设在2个管路之间的v形减阻结构（3），所述v形减阻结构（3）为权利要求1-9任一所述的v形减阻结构；