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

1、空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)計(jì)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(jì)算與繪圖一體化軟件的開發(fā)方法，包括計(jì)算與繪圖的連接，數(shù)據(jù)的構(gòu)造與傳遞，計(jì)算公式與系數(shù)確實(shí)定，水力計(jì)算與自動(dòng)成圖的流程。關(guān)鍵詞：風(fēng)管系統(tǒng)計(jì)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(jì)軟件經(jīng)過(guò)了單純的計(jì)算軟件階段和單純的繪圖軟件階段，正在向著計(jì)算與繪圖一體化方向開展。計(jì)算軟件階段是最初級(jí)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段。單純的繪圖軟件雖然使得軟件的實(shí)用性有所增強(qiáng)，繪圖效率得到進(jìn)步，但仍然存在計(jì)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(cuò)等問(wèn)題。本文以空調(diào)通風(fēng)施工圖繪制和計(jì)算最繁瑣部分風(fēng)管系統(tǒng)為例，研究計(jì)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(jì)算與繪圖的連接1.1計(jì)算繪圖連接方法計(jì)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(biāo)注長(zhǎng)度、局阻和風(fēng)量等數(shù)據(jù)，然后按照這些數(shù)據(jù)，由計(jì)算程序進(jìn)展水力計(jì)算，并打印出計(jì)算結(jié)果，再按管徑數(shù)據(jù)繪出正式圖、進(jìn)展標(biāo)注和統(tǒng)計(jì)設(shè)備材料。在此過(guò)程中具有許多重復(fù)性的操作，使得過(guò)程復(fù)雜繁瑣。假設(shè)能把繪圖和計(jì)算結(jié)合在一起，由計(jì)算機(jī)繪制風(fēng)管軸線之后自動(dòng)查詢管道長(zhǎng)度、局阻信息并進(jìn)展計(jì)算，然后將數(shù)據(jù)返回到圖形上，就可以大大縮短設(shè)計(jì)周期、減輕設(shè)計(jì)者的工作量。分析上述過(guò)程可

4、以發(fā)現(xiàn)，假如利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算與繪圖，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，圖形數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)的反復(fù)傳遞貫穿設(shè)計(jì)全過(guò)程?？梢园严到y(tǒng)布置的信息以文件形式傳遞給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)按既定的數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)構(gòu)造，計(jì)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(dòng)繪圖軟件成圖，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算與繪圖的一體化，見圖1。圖1計(jì)算繪圖一體化工作過(guò)程與數(shù)據(jù)傳遞本文選擇AutAD嵌入式語(yǔ)言AutLISP作為編程語(yǔ)言。AutLISP語(yǔ)言具有數(shù)據(jù)文件功能，可以很容易地與其它高級(jí)語(yǔ)言聯(lián)接起來(lái)，這樣既能利用AutLISP強(qiáng)大的繪圖功能又能充分發(fā)揮高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)規(guī)那么，按照這個(gè)規(guī)那么采用AutLISP語(yǔ)言來(lái)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(zhǎng)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(diǎn)。把假設(shè)干個(gè)這樣的表按著一定的順序排列在一起，就構(gòu)造出了一個(gè)動(dòng)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(jìn)展水力計(jì)算和生成風(fēng)管平面圖，故不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展大量的修改、頻繁的檢索和調(diào)用。由于每個(gè)數(shù)據(jù)文件都是由長(zhǎng)度不同的單元數(shù)據(jù)及變長(zhǎng)度字符串?dāng)?shù)組所組成，而且每組數(shù)據(jù)有嚴(yán)格的記錄格式，所以我們對(duì)最不利環(huán)路的選擇和水力計(jì)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(shí)，采用人機(jī)交互的方法來(lái)得到數(shù)據(jù)文件，通過(guò)判斷軸線上的節(jié)點(diǎn)類型(風(fēng)口、彎頭、三通、四通等)來(lái)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(zhǎng)等信息及各點(diǎn)的編號(hào)、位置、節(jié)點(diǎn)類型、角度等的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)編號(hào)風(fēng)量角度)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)文件(缺省文件名pi.dat)(節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)位置節(jié)點(diǎn)類型角度)在得到了以上兩個(gè)數(shù)據(jù)文件之后，我們便可以進(jìn)展風(fēng)道的水力計(jì)算。從計(jì)算程序中，我們得到了一個(gè)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(hào)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(diǎn)數(shù)據(jù)文件，從而可以自動(dòng)地生成全部圖形，然后根據(jù)風(fēng)量、阻力來(lái)選擇風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)盤管等，自動(dòng)進(jìn)展管徑標(biāo)注、管道材料的統(tǒng)計(jì)以及生成材料表。2風(fēng)管的水力計(jì)算及局阻系數(shù)確實(shí)定采用假定風(fēng)速法，選擇最不利環(huán)路，進(jìn)展管道的水力計(jì)算。數(shù)學(xué)表達(dá)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(zhǎng)度；lh(i-1)第i-1段支管的換算長(zhǎng)度。根據(jù)當(dāng)量長(zhǎng)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(zhǎng)度；ldi第i段支管的當(dāng)量長(zhǎng)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(dāng)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(diǎn)處的阻力平衡時(shí)，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(lái)計(jì)算各種部分構(gòu)件的部分阻力系數(shù)。對(duì)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(zhǎng)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(gè)通道斷面面積；L1，L2，L3為三通3個(gè)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(guò)假定流速法來(lái)確定干管的斷面尺寸及風(fēng)道阻力，然后運(yùn)用阻力平衡法來(lái)得到支管的尺寸及流速。在確定管道尺寸時(shí)約束條件如下：(1)限定使用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)由計(jì)算機(jī)判斷并自動(dòng)加閥門；(3)限定干管風(fēng)速不能超

10、過(guò)8/s，支管風(fēng)速不能超過(guò)5/s。水力計(jì)算流程見圖2。圖2水力計(jì)算框圖3風(fēng)管平面圖自動(dòng)生成通風(fēng)空調(diào)專業(yè)軟件中的風(fēng)管平面圖自動(dòng)成圖主要包括各種構(gòu)件(如三通、四通、變徑管等)的自動(dòng)生成和全部風(fēng)管平面圖的自動(dòng)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(yùn)行該程序時(shí)輸入主要參數(shù)，可以生成一系列的圖形，到達(dá)自動(dòng)形成單元圖形的目的。用AutLISP語(yǔ)言可以在AutAD內(nèi)部實(shí)現(xiàn)參數(shù)繪圖。這一部分內(nèi)容在上章已經(jīng)作了表達(dá)。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(xiàng)選擇擇和鍵盤輸入，減少了復(fù)雜圖形的繪制時(shí)間。3.2調(diào)用單元圖程序自動(dòng)成圖風(fēng)管平面圖自動(dòng)成圖的框圖見圖3。圖3自動(dòng)成圖框圖在編制單元圖程序時(shí)，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(jì)實(shí)例某空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)各送風(fēng)口設(shè)計(jì)風(fēng)量為6003/h，風(fēng)口5個(gè)。調(diào)用本軟件可以很快地完成計(jì)算并生成平面圖，各個(gè)支管經(jīng)過(guò)自動(dòng)平衡計(jì)算。繪制結(jié)果見圖4，水力計(jì)算結(jié)果見表1。圖4設(shè)計(jì)實(shí)例表1水力計(jì)算結(jié)果管段編號(hào)風(fēng)量/3/h風(fēng)道高/風(fēng)道寬/風(fēng)道長(zhǎng)/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