作者：王向坤

        管道因其约束、传导性质而被人类加以改造和利用，实践中，根据不同的使用场合及介质的不同，对其结构进行了各种优化，以增强介质的物理特性，从而实现更好的传导目的。 
        一般而言，为了实现最快传导，路径尽量被设计为最短，这是站在宏观的角度；但是，流体运动有其自身特性，因此，在局部微观，顺应流体运动特性的结构改变，能够稳定、增强管道的传输效果。 
        在各种结构设计中，有一种曲线结构具有一定的代表性，曲线表现为外部形态以及内部结构上，能够起到稳定、增强管道介质物理特性的作用，我们称之为管道曲线效应。 
        城镇附近的火力发电厂，常可见双曲线冷却塔，其高大、特定的外形，很容易吸引人们的注意力，只要学过高中数学，对其结构则不难理解。与高大的烟筒一样，自然存在一个上下空气压差，风会从塔底流入，热水与空气在塔中交换热量，空气变热，从而在水塔中的流动更快，不受外部风力影响，还起到更好的冷却效果。所以，远处看到的冷却塔，冒着蒸汽；在近处看呢，则是哗哗的流水落到下面的集水池。 
        虽说，冷却塔整体是一个很大的单体建筑设施，但其结构仍然属于管道的范畴，利用了管道的传输原理、曲线结构的特性和地球重力特性，实现了热水冷却循环利用的目的。 
        从某个角度说，人类的历史就是一部斗争史，武器是重要的斗争工具，由冷兵器发展到现在的热兵器，曲线效应一直在发挥作用。虽然，很多人是不会接触到枪支的，但是，不妨碍人们通过媒体等渠道对于枪支等兵器的了解。 
        来复线，枪管中的膛线，就是枪膛中的螺旋状沟槽，能够让子弹产生自转，提高子弹射出后飞行中的稳定性，普通人也就知道这么多。与冷却塔一样，这段很短的枪管也是管道。 
        我们再说说身边的事物，那就是建筑排水立管。对于农村的平房，一般利用房顶的坡度和房檐的特殊设计，实现雨水的排放。而现代建筑，尤其是楼房，建筑物内的废水、污水排放就需要专门的立管。这段在每家的厨房和卫生间墙角都能见到的立管，我们很少干预它，除非堵住了，需要疏通。这段管道还有不同之处吗？ 
        新房装修施工，第一件事就是改水电，水管的材质由铝塑发展到PE，而整体的圆形和内部的光滑都是为了减少阻力，便于水的传输，这是人们的一般常识。从外形上看，建筑室内排水管道外形也是圆的，内部怎么样？是不是也是光滑的？

        从《建筑排水内螺旋管道工程技术规程》（TCECS_94-2019）标准中关于内螺旋管的定义可知，内螺旋管是指管内壁有一条或多条凸出螺旋肋的圆管，根据螺旋肋螺距的大小分为普通型和加强型，根据材质区分为塑料和铜塑复合加强型。

        规程中规定，内螺旋管只用于排水立管，不得用于排水横管，螺旋肋对排水横管的水流不仅没有促进作用，反而会影响横管水流的流速和流向。内螺旋管用于通气系统会增加工程造价，本规程不推荐使用。 
        什么是螺旋肋？顾名思义，螺旋形凸起的肋片，内螺旋指的就是管道内壁的螺旋肋片，再配合上加强型旋流器，可以使立管水流和横支管水流在排水立管中形成旋流，留出管中心通道为气流通道，气流、水流两相流互不干扰，对提高排水立管排水能力，改善水力工况和降低水流噪声，都有明显效果。 
        大多数人都有这样的常识，当从瓶子里往外倒水时，水并不是一下子就流了出来，在水流出的同时，多出的空间需要流进空气，所以，水是一股一股的流出来。 
        具体讲，螺旋方向是大前提，由于地球自转的影响，水流在排水立管中的垂直方向流动是有方向性的，北半球是逆时针方向旋转，南半球是顺时针方向旋转，螺旋肋的方向应该与之一致。螺旋肋高度不能太小，高度过小对形成旋流不起作用，也不能过大，过大影响水流断面。

        我们可以认为这也是一种管道曲线效应，这种曲线效应首先是垂直水流的旋转曲线效应，为了适应这种效应，管道内壁增加螺旋结构，从而稳定、强化垂直水流的通过效果。管道曲线效应来自于介质的通过特性，通过管道结构的曲线改造，从而达到顺应介质通过特性的效应。 
        建筑排水内螺旋管起源于上世纪五十年代的欧洲，那时还是外形的螺旋结构，经韩国改进为内螺旋管，1996年引入我国。在国内，内螺旋管排水系统的优点已得到业内人士的首肯，并在国内许多地域得到应用，有些省市已成为生活排水的主流系统，受到用户的欢迎。 
        对于市政排水，由于管线服务工程的推进，市政排水管道正在实施清淤、检测和修复工作。而排水管道的缺陷包括结构性缺陷和功能性缺陷，是影响排水功能的主要原因，排水修复就是修补缺陷，恢复排水功能。沟渠之外，排水管道基本都是圆的，材质以砼、塑料为主，内壁光滑。这种重力自流管道，设计上需要一定的坡度，内部不能有阻碍水流运行的障碍物存在。与建筑排水的立管相比，市政排水管道基本属于横管，前面已经说过，内螺旋管不能用于横管，自然就不能用于市政排水管道。 
        市政排水之外，还有市政供水，这种带压管道要求内壁光滑，尽量减少水力损失，而供水管道不锈钢内衬修复的目的之一也是这个道理。从材质上来说，不锈钢内衬复合材质管道具有其特定的应用。 
        我们关于管道曲线效应的探讨先说到这里。

注：文中部分图片来自网络

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