空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)計算與繪圖一體化軟件的開發(fā)

1、空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)計算與繪圖一體化軟件的開發(fā)摘要：介紹了空調(diào)通風(fēng)工程風(fēng)管系統(tǒng)計算與繪圖一體化軟件的開發(fā)方法，包括計算與繪圖的連接，數(shù)據(jù)的構(gòu)造與傳遞，計算公式與系數(shù)確實定，水力計算與自動成圖的流程。關(guān)鍵詞：風(fēng)管系統(tǒng)計算與繪圖一體化軟件DevelpentfintegratedalulatinanddraingsftarefairdutsystesAbstratPresentsadevelpingpredureftheintegratedsftareithalulatinanddraingfuntinsfrairnditiningdutsystedesign,invlvingthelinkagefalul

2、atinanddraing,datastrutureandtransissin,thedeterinatinffrulasandeffiients,andtheflhartfhydraulialulatinandautatidraing.Keyrdsairdutsyste,alulatinanddraing,integratedsftare建筑設(shè)備設(shè)計軟件經(jīng)過了單純的計算軟件階段和單純的繪圖軟件階段，正在向著計算與繪圖一體化方向開展。計算軟件階段是最初級的計算機輔助設(shè)計階段。單純的繪圖軟件雖然使得軟件的實用性有所增強，繪圖效率得到進步，但仍然存在計算與繪圖相別離、人工智能的因素太少、工作量大并

3、容易出錯等問題。本文以空調(diào)通風(fēng)施工圖繪制和計算最繁瑣部分風(fēng)管系統(tǒng)為例，研究計算繪圖一體化軟件的開發(fā)方法。1空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管平面圖計算與繪圖的連接1.1計算繪圖連接方法計算與繪圖相別離的軟件是這樣工作的：根據(jù)管道的布置，先畫一張系統(tǒng)草圖，在草圖上標注長度、局阻和風(fēng)量等數(shù)據(jù)，然后按照這些數(shù)據(jù)，由計算程序進展水力計算，并打印出計算結(jié)果，再按管徑數(shù)據(jù)繪出正式圖、進展標注和統(tǒng)計設(shè)備材料。在此過程中具有許多重復(fù)性的操作，使得過程復(fù)雜繁瑣。假設(shè)能把繪圖和計算結(jié)合在一起，由計算機繪制風(fēng)管軸線之后自動查詢管道長度、局阻信息并進展計算，然后將數(shù)據(jù)返回到圖形上，就可以大大縮短設(shè)計周期、減輕設(shè)計者的工作量。分析上述過程可

4、以發(fā)現(xiàn)，假如利用計算機自動計算與繪圖，在整個設(shè)計過程中，圖形數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)的反復(fù)傳遞貫穿設(shè)計全過程?？梢园严到y(tǒng)布置的信息以文件形式傳遞給計算機，由計算機按既定的數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)構(gòu)造，計算、分析、整理這些信息，然后把它轉(zhuǎn)換成圖形信息，調(diào)用自動繪圖軟件成圖，從而實現(xiàn)計算與繪圖的一體化，見圖1。圖1計算繪圖一體化工作過程與數(shù)據(jù)傳遞本文選擇AutAD嵌入式語言AutLISP作為編程語言。AutLISP語言具有數(shù)據(jù)文件功能，可以很容易地與其它高級語言聯(lián)接起來，這樣既能利用AutLISP強大的繪圖功能又能充分發(fā)揮高級語言的計算才能，還可以利用“AAD.PGP文件，把應(yīng)用程序掛在菜單中執(zhí)行。1.2數(shù)據(jù)構(gòu)造及數(shù)

5、據(jù)傳遞在通風(fēng)空調(diào)管道系統(tǒng)軟件中，我們預(yù)定一個數(shù)據(jù)規(guī)那么，按照這個規(guī)那么采用AutLISP語言來構(gòu)造工程數(shù)據(jù)文件。風(fēng)管平面數(shù)據(jù)表的格式可以采取以下形式：(管段長度、管徑、流量、流速、部分阻力系數(shù))此表可以很清楚地描繪出任意管段的特點。把假設(shè)干個這樣的表按著一定的順序排列在一起，就構(gòu)造出了一個動態(tài)的通風(fēng)空調(diào)工程數(shù)據(jù)文件。在通風(fēng)空調(diào)軟件中，生成的數(shù)據(jù)文件主要是用于進展水力計算和生成風(fēng)管平面圖，故不需要對數(shù)據(jù)進展大量的修改、頻繁的檢索和調(diào)用。由于每個數(shù)據(jù)文件都是由長度不同的單元數(shù)據(jù)及變長度字符串數(shù)組所組成，而且每組數(shù)據(jù)有嚴格的記錄格式，所以我們對最不利環(huán)路的選擇和水力計算中的數(shù)據(jù)文件，都采用了順序文件

6、的格式。風(fēng)管軸線完成后，在最不利環(huán)路和各支管管路選擇時，采用人機交互的方法來得到數(shù)據(jù)文件，通過判斷軸線上的節(jié)點類型(風(fēng)口、彎頭、三通、四通等)來得到關(guān)于最不利環(huán)路和各支管管路的管段類型、風(fēng)量、管長等信息及各點的編號、位置、節(jié)點類型、角度等的節(jié)點數(shù)據(jù)信息，其格式分別如下：管路數(shù)據(jù)文件(缺省文件名fg.dat)(管路類型節(jié)點編號風(fēng)量角度)節(jié)點數(shù)據(jù)文件(缺省文件名pi.dat)(節(jié)點編號節(jié)點位置節(jié)點類型角度)在得到了以上兩個數(shù)據(jù)文件之后，我們便可以進展風(fēng)道的水力計算。從計算程序中，我們得到了一個關(guān)于管段(矩形管)的高度、寬度、阻力、全程阻力等的數(shù)據(jù)文件，其格式如下：管道數(shù)據(jù)文件(缺省文件名fgg.d

7、at)(管段類型編號風(fēng)量管段高管段寬風(fēng)速段阻力全程阻力)數(shù)據(jù)文件生成后，把它傳回到AutAD中，并讀取節(jié)點數(shù)據(jù)文件，從而可以自動地生成全部圖形，然后根據(jù)風(fēng)量、阻力來選擇風(fēng)機或風(fēng)機盤管等，自動進展管徑標注、管道材料的統(tǒng)計以及生成材料表。2風(fēng)管的水力計算及局阻系數(shù)確實定采用假定風(fēng)速法，選擇最不利環(huán)路，進展管道的水力計算。數(shù)學(xué)表達式如下：Rilhi=R(i-1)lh(i-1)(1)式中Ri第i段支管的比摩阻；R(i-1)第i-1段支管的比摩阻；lhi第i段支管的換算長度；lh(i-1)第i-1段支管的換算長度。根據(jù)當量長度法，有l(wèi)hi=li+ldi=li+0.410L0.609iv-0.504ii(

8、2)式中l(wèi)i第i段支管的長度；ldi第i段支管的當量長度；Li第i段支管的風(fēng)量；vi第i段支管的流速；i第i段支管的部分阻力系數(shù)之和。將式(2)代入式(1)，經(jīng)整理得(3)又(4)式中i第i段支管摩擦阻力系數(shù)；i=0.0193di-0.217vi-0.105di第i段支管當量直徑；空氣的密度。把有關(guān)數(shù)據(jù)代入整理：(5)其中(6)(7)假如第i段支管流速vi允許有1.0%的誤差，那么：(8)(9)(10)由式(10)解得的vi為第i段支管的控制速度。即要使某節(jié)點處的阻力平衡時，第i段支管的流速vi必須受式(10)的約束。管道的阻力包括沿程阻力和部分阻力：(11)(12)式中摩擦阻力系數(shù)；Rs風(fēng)管

9、的水力半徑。我們可以擬合公式來計算各種部分構(gòu)件的部分阻力系數(shù)。對于空調(diào)矩形送風(fēng)管道：(1)圓角彎頭(13)(14)式中a，b分別為矩形風(fēng)管高度和沿半徑方向長度，r為彎頭半徑。(2)三通主通道(15)支通道(16)以上式中A1，A2，A3為三通3個通道斷面面積；L1，L2，L3為三通3個通道風(fēng)量。(3)T型三通分流三通12或(17)知道了這些數(shù)值后，我們通過假定流速法來確定干管的斷面尺寸及風(fēng)道阻力，然后運用阻力平衡法來得到支管的尺寸及流速。在確定管道尺寸時約束條件如下：(1)限定使用標準管徑；(2)假如管道布置很不合理，不能靠調(diào)整管徑平衡，繪圖時由計算機判斷并自動加閥門；(3)限定干管風(fēng)速不能超

10、過8/s，支管風(fēng)速不能超過5/s。水力計算流程見圖2。圖2水力計算框圖3風(fēng)管平面圖自動生成通風(fēng)空調(diào)專業(yè)軟件中的風(fēng)管平面圖自動成圖主要包括各種構(gòu)件(如三通、四通、變徑管等)的自動生成和全部風(fēng)管平面圖的自動生成。各種構(gòu)件的單元圖采用了參數(shù)化繪圖方法。3.1各構(gòu)件參數(shù)化繪圖所謂參數(shù)化繪圖就是用戶事先根據(jù)所繪圖形編好程序，運行該程序時輸入主要參數(shù)，可以生成一系列的圖形，到達自動形成單元圖形的目的。用AutLISP語言可以在AutAD內(nèi)部實現(xiàn)參數(shù)繪圖。這一部分內(nèi)容在上章已經(jīng)作了表達。本章用到的通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管參數(shù)化構(gòu)件主要包括三通、T型三通、四通、彎頭、變徑管、風(fēng)口等。單元圖形函數(shù)的開發(fā)，大大增加了復(fù)雜圖形

11、的生成才能，也去掉了不必要的菜單項選擇擇和鍵盤輸入，減少了復(fù)雜圖形的繪制時間。3.2調(diào)用單元圖程序自動成圖風(fēng)管平面圖自動成圖的框圖見圖3。圖3自動成圖框圖在編制單元圖程序時，各接口參數(shù)是作為全局變量保存在函數(shù)中的。4設(shè)計實例某空調(diào)風(fēng)機盤管送風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)各送風(fēng)口設(shè)計風(fēng)量為6003/h，風(fēng)口5個。調(diào)用本軟件可以很快地完成計算并生成平面圖，各個支管經(jīng)過自動平衡計算。繪制結(jié)果見圖4，水力計算結(jié)果見表1。圖4設(shè)計實例表1水力計算結(jié)果管段編號風(fēng)量/3/h風(fēng)道高/風(fēng)道寬/風(fēng)道長/風(fēng)速/s局阻系數(shù)段壓損/Pa總壓損/Pa不平衡率/%(12)6002002102.073.971.3114.4614.460.00(32)6002002102.103.971.3114.4914.49-0.19(24)12002003502.004.76-0.031.7716.230.00(54)6002002302.073.621.7815.6515.653.56(46105.56-0.032.2218.460.00(78)6002002102.103.971.3114.4914.490.00(98