[實用新型]一種管道邊界層減阻裝置

有效

• 申請號: 201420588316.2
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN204267435U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 趙國昌;單龍;宋麗萍
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F15D1/06
• 分類號: F15D1/06
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務所(普通合伙) 21228
• 代理人: 王欣

技術領域

本實用新型涉及一種管道流動邊界層減阻裝置，具體講是涉及一種應用于壁面黏性阻力以及湍流強大較大的輸運管道中的邊界層減阻裝置。

背景技術

目前，對于減阻方法的研究及實踐，主要包括溝槽法、氣泡法、柔壁法、高聚合物添加劑法、高分子涂層減阻和壁面振動減阻等。但對于管道減阻的方案設計上，溝槽法、氣泡法、柔壁法不易實現；高分子涂層減阻和壁面振動減阻目前大多處于試驗或者理論研究階段；高聚合物添加劑法雖然得到廣泛應用，但是減阻劑的使用限定條件太多，尤其不適用于層流減阻。

發明內容

鑒于現有技術存在的問題，本實用新型的目的是要提供管道邊界層減阻裝置，其在壁面上形成噴注速度，實現減小流動阻力的目的。

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案為管道邊界層減阻裝置，包括：外管和內管，內管套裝在外管內部，內管直徑根據外管直徑確定，以外管直徑的90％左右為宜，外管和內管之間形成夾層，外管和內管兩端分別通過連接支板連接；內管一端設有漸縮噴管；內管管壁上均勻設有噴注孔，噴注孔采用按順序或者交錯排列的方式，噴注孔的數量在徑向可按角度分布，如每10°開一孔，軸向開孔的數量可根據流體物性以及設計要求來確定，如若流體黏度較大，開孔數量可適當增加，總體原則是實現噴注孔有足夠的流量與流速破壞邊界層。

所述連接支板為流線型結構。

所述漸縮噴管為圓臺形狀，其半徑小的一端的外徑于內管外徑相同；另一端外徑大于內管外徑且小于外管內徑；漸縮噴管的厚度與內管厚度相同；漸縮噴管的角度為5°～20°。

本裝置的工作過程：流體從外管入口流入，分別進入內管和夾層，流入內管的流體通過內管前端的漸縮噴管，通過漸縮噴管加速，進入內管的流體的流速增加，其壓力相應的減小；進入夾層的流體通過漸縮噴管，開始段流道漸擴，流速下降，壓力增大；內管的內外兩側形成壓力差，夾層內的流體從內管管壁的小孔噴入內管，實現噴注。

本實用新型的優點在于：其在不對現有管道做特殊處理的情況下，在其內部加裝薄壁內管，并在內管管壁上開小孔；內管流體入口處設有漸縮噴管，其能夠在整個管道內形成內管壁面上的噴注目的，減小黏性阻力損失。對于湍流流動，本實用新型還有減弱管徑方向的湍流損失，起到整流的作用。在湍流流動時，當管徑方向上的速度大于噴注速度時，液體進入夾層，當管徑方向上的速度不大于噴注速度時，有噴注效果，這就減小了流體在管壁上的沖擊反彈，能較快的將主流內的徑向速度抵消，將湍流整合成層流；并且不增加運動部件、外部支持設備，不需要額外的驅動裝置、添加劑，只需將輸送的少量流體的動能轉化為壓力能。總之，本實用新型不需對管道做特殊處理，結構簡單，制作、安裝方便可靠，減阻效果明顯。

附圖說明

圖1是本實用新型的三維示意圖；

圖2是本實用新型內管的三維示意圖；

圖3是本實用新型沿管道中心豎直方向的剖面圖及壓力分布示意圖；

圖4是本實用新型的正視圖、左視圖；

圖中：1、外管，2、內管，3、漸縮噴管，4、噴注孔，5、連接支板，6、夾層。

具體實施方式

為了進一步了解該管道邊界層減阻裝置，下面結合附圖說明如下。

其包括外管1，外管1不做特殊處理，在外1管內部裝有薄壁內管2，內管2管壁均勻設噴注孔4。內管1流體入口處(管道開始段)連接有漸縮噴管3，內管2的外徑小于與外管1內徑，內管2和外管1之間形成夾層6，夾層6厚度由流體的物性及速度決定；外管1和內管2兩端分別通過流線型連接支板5連接；連接支板5采用流線型減小進入夾層6的流動阻力；流體流入時分別進入內管2及夾層6，內管2前端為漸縮噴管3，進入內管2的流體的流速會有一定的增加，而壓力相應的減小；進入夾層6的流體恰好相反，開始段流道漸擴，流速下降，壓力增大；內管2的內外兩側形成壓力差，夾層6內的流體從內管2管壁的小孔噴入內管2，實現噴注的目的。