(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210851772.0 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 王维　阎子阳　王俊龙　张乐福　 罗兴锜　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 刘娜 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 改善风机性能试验内部流场均匀性的进口 节流装置设计方法 (57)摘要 本发明公开了改善风机性能试验内部流场 均匀性的进口节流装置设计方法， 具体为： 建立 改型进口节 流装置的几何模型， 改型进口节流装 置包括设置在管道进口处的节 流锥型线段， 进口 处还设置有翻边圆弧线 段， 翻边圆弧线段与管道 进口相切； 管道上还设置有出口， 管道内部设置 有整流器， 位于整流器与出口之间的管道上设置 有流量测量截面； 对节流锥型线段进行数值模 拟， 并采用不均匀度M对节流锥型线段进行性能 评价， 选取M值最小的型线作为最优节流锥型段， 进而得到最优 结构参数。 通过对进口节流装置型 线的设计与优化， 消除了管道进口旋涡， 使得气 体更加均匀地进入风机管道， 从而提升了试验测 量截面的均匀性， 减少流量测量误差， 提高测量 精度。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 115169045 A 2022.10.11 CN 115169045 A 1.改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置设计方法， 其特征在于， 具体按 照以下步骤实施： 步骤1、 建立改型进口节流装置的几何模型， 改型进口节流装置包括设置在管道进口处 的节流锥型线段， 进口处还设置有翻边圆弧线段， 翻边圆弧线段与管道进口相切； 管道上还 设置有出 口， 管道内部设置有整流器， 位于整流器与出 口之间的管道上设置有流量测量截 面； 其中， 管道内径为D； 步骤2、 对节流锥型线段及下游 的风机进口管道进行数值模拟， 并采用不均匀度M对节 流锥型线段进 行性能评价， 选取M值最小的型线作为最优节 流锥型段， 进而得到最优结构参 数。 2.根据权利要求1所述的改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置设计方 法， 其特征在于， 所述步骤1中， 整流器的长度是管道内径的2倍， 流量测量截面与出口之间 的距离为D； 翻边圆弧线段的半径为0.25D。 3.根据权利要求1所述的改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置设计方 法， 其特征在于， 所述步骤1 中， 节流锥型线段采 取三段呈对称设置的圆弧进 行组合， 保证每 段圆弧连接满足一节连续； 三段圆弧分别为Arc1、 Arc2和 Arc3， Arc1、 Arc2和Arc3的圆心位 置分别为O1(x1， y1)、 O2(x2， y2)、 O3(x3， y3)， 半径分别为R 1、 R2、 R3， 圆心角分别为θ1、 θ2、 θ3； 三段圆弧的圆心取值范围分别为： 0<x1<2D， 0<y1<2D， 0<x2<1D， 0<y2<1D， 0<x3<1D， 0<y3< 1D， 0.5D<x1+x2+x3<2.5D， 0.5D<y1+y2+y3<2.5D； 三段圆弧的半径范围为0.2D～1.5D， 圆心角 范围为30°～60°。 4.根据权利要求1所述的改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置设计方 法， 其特征在于， 所述步骤2中， 数值模拟时， 通过流体力 学软件ANSYS  CFX对风机进口管道 进行数值模拟， 进口边界条件为总压， 出口边界条件为质量流量， 壁面设置为绝热无滑移 边 界， 获得管道的压力云图、 速度云图、 流线图以及流 量测量截面上的速度参数。 5.根据权利要求4所述的改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置设计方 法， 其特征在于， 所述步骤2中， 采用不均匀度M对节流锥型线段进行性能评价， 如式(1)所 示： 式(1)中， n为流量测量截面上数据点的个数； 为截面上的平均轴向速度； ui为各数据 点处的轴向速度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115169045 A 2改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装 置设计方法 技术领域 [0001]本发明属于通风机性能测试技术领域， 具体涉及改善风机性能试验内部流场均匀 性的进口节流装置设计方法。 背景技术 [0002]通风机作为工业生产中的重要设备， 在电力、 化工、 农业、 能源、 冶炼、 造纸以及环 保等众多 领域都有应用， 是众多 行业安全生产的关键 设备， 同时也是主要的能耗设备。 通风 机性能试验是风机设计、 生产、 检验中必不可少的一环， 因此通风机性能试验的准确性尤为 重要。 [0003]目前， 我国风机性能试验测试依据 《GB/T  1236‑2017/ISO  5801工业通风机用标准 化风道性能试验》 标准进 行。 其中C型试验装置为管道进口、 自由出口， 是目前较为常用的测 试方法之一。 该方法包括五种流量测量手段， 分别为： 采用锥形或者弧形进口测定流量、 采 用带有壁测孔的进口孔板测定流量、 采用带有D和0.5D(D为管道 直径)壁测孔的管道内孔板 测定流量、 采用毕托静压管横动法测定流 量。 [0004]毕托静压管横动法测定流量具有耐高温高压、 安装简便、 测量范围广、 对介质管道 截面的几何形状无要求、 适用范围更广等优点。 毕托静压管横动法测定流量过程中， 需要通 过进口节流装置进行截流以改变风机运行工况， 进口节流装置对管道内的流场均匀性具有 重要影响， 进而影响流量的测试精度。 然而， 目前 《GB/T  1236‑2017/ISO  5801工业通风机用 标准化风道性能试验》 中缺 乏进口节流装置的设计方法。 针对国标中进口节流装置设计方 法缺失的问题， 提出一种改善试验测量截面流场均匀 性的进口节流装置设计方法， 以提高 流量测试的准确性， 对风机性能的准确评估具有重要意 义。 发明内容 [0005]本发明的目的是提供改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置设计方 法， 解决了现有风机性能试验中进口管道试验测量截面 流场不均匀的问题。 [0006]本发明所采用的技术方案是， 改善风机性能试验内部流场均匀性的进口节流装置 设计方法， 具体按照以下步骤实施： [0007]步骤1、 建立改型进口节流装置的几何模型， 改型进口节流装置包括设置在管道进 口处的节流锥型线段， 进口处还设置有翻边圆弧线段， 翻边圆弧线段与管道进口相切； 管道 上还设置有出 口， 管道内部设置有整流器， 位于整流器与出 口之间的管道上设置有流量测 量截面； 其中， 管道内径为D； [0008]步骤2、 对节流锥型线段及下游的风机进口管道进行数值模拟， 并采用不均匀度M 对节流锥型线段进 行性能评价， 选取M值最小的型线作为最优节流锥型段， 进而得到最优结 构参数。 [0009]本发明的特点还在于， [0010]步骤1中， 整流器的长度是管道内径的2倍， 流量测量截面与出口之间的距离为D；说　明　书 1/5 页 3 CN 115169045 A 3