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AutoCAD嵌入式語(yǔ)言AutoLISP作為編程語(yǔ)言。AutoLISP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AutoLISP強(qiáng)大的繪圖功能又能充分發(fā)揮高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算能力，還可以利用“ACAD.PGP”文件，把應(yīng)用程序掛在菜單中執(zhí)行。
1.2　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)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)則，按照這個(gè)規(guī)則采用AutoLISP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)表的格式可以采取下列形式：
　　(管段長(zhǎng)度、管徑、流量、流速、局部阻力系數(shù)……)
　　此表可以很清楚地描述出任意管段的特點(diǎn)。把若干個(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)行水力計(jì)算和生成風(fēng)管平面圖，故不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的修改、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，都采用了順序文件的格式。
　　風(fēng)管軸線(xiàn)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(xiàn)上的節(jié)點(diǎn)類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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)行風(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.dat)
　　(管段類(lèi)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AutoCAD中，并讀取節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，從而能夠自動(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(pán)管等，自動(dòng)進(jìn)行管徑標(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)的確定
　　采用假定風(fēng)速法，選擇最不利環(huán)路，進(jìn)行管道的水力計(jì)算。數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

R_mil_hi=ΣR_m(i-1)l_h(i-1)

(1)

式中　R_mi——第i段支管的比摩阻；
　　　R_m(i-1)——第i-1段支管的比摩阻；
　　　l_hi——第i段支管的換算長(zhǎng)度；
　　　l_h(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_hi=l_i+l_di=l_i+0.410L^0.609_iv^-0.504_iΣζ_i

(2)

式中　l_i——第i段支管的長(zhǎng)度；
　　　l_di——第i段支管的當(dāng)量長(zhǎng)度；
　　　L_i——第i段支管的風(fēng)量；
　　　v_i——第i段支管的流速；
　　　Σζ_i——第i段支管的局部阻力系數(shù)之和。
將式(2)代入式(1)，經(jīng)整理得

(3)

又　　　　　　　　　

(4)

式中　λ_i——第i段支管摩擦阻力系數(shù)；
　　　λ_i=0.019 3d_i^-0.217v_i^-0.105
　　　d_i——第i段支管當(dāng)量直徑；
　　　
　　　ρ——空氣的密度。
把有關(guān)數(shù)據(jù)代入整理：

(5)

其中　　　　

(6)

(7)

　　如果第i段支管流速v_i允許有≤1.0%的誤差，則：

(8)

(9)

(10)

　　由式(10)解得的v_i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v_i必須受式(10)的約束。管道的阻力包括沿程阻力和局部阻力：

(11)

(12)

式中　λ——摩擦阻力系數(shù)；
　　　R_s——風(fēng)管的水力半徑。
　　我們可以擬合公式來(lái)計(jì)算各種局部構(gòu)件的局部阻力系數(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ζ₁₂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)如果管道布置很不合理，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(mén)；
　　(3)限定干管風(fēng)速不能超過(guò)8 m/s，支管風(fēng)速不能超過(guò)5 m/s。
　　水力計(jì)算流程見(jiàn)圖2。

圖2　水力計(jì)算框圖