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建筑排水系统水力工况的数值模拟研究

作　者: 程浩
导　师: 刘慧
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 防灾减灾工程与防护工程
关键词: 建筑排水系统数值模拟单立管系统双立管系统
分类号: TU823
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 60次
引　用: 2次
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内容摘要

建筑排水系统内流量变化幅度大,具有不确定性,建筑规模、建筑高度和使用功能的不同导致建筑排水系统水力工况更加复杂。因此,建筑排水系统的实验研究具有很大困难。寻求相对简单、有效的方法对建筑排水系统进行与其工况相近的研究,进一步完善排水系统理论,已成为人们关注的重点。本文运用CFD计算软件FLUENT对建筑排水系统内由于流量变化引起的压力变化问题进行研究。首先,运用二维数值模拟分别对单立管和双立管排水系统在不同流量下管内的压力变化情况进行模拟计算,并将模拟结果与其相关试验结果进行对比分析,得出结论：二维数值模拟排水立管内压力变化趋势与排水系统实际工况吻合,最大负压值出现在排水横支管下部,立管内压力由高到低逐渐升高,并在立管底部与横干管连接处出现最大正压值。同时模拟结果与实验结果也存在一定差异,文中对其产生差异的原因进行了分析。为进一步探索模拟计算的准确性,寻求普遍规律,文中运用三维模拟对单立管建筑排水系统的一种工况进行了模拟计算,模拟结果表明排水立管内压力变化趋势及分布规律均与二维模拟结果相同。据此得出结论：数值模拟为建筑排水系统内压力变化研究提供了新途径,目前阶段,可作为建筑排水系统设计与优化的相关参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-13
    1.1.1 建筑排水系统的组成  10-11
    1.1.2 我国建筑排水系统现状及存在问题  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-18
    1.2.1 建筑排水系统流量的计算研究  13-15
    1.2.2 建筑排水水力工况的改善研究  15-17
    1.2.3 建筑排水工况的实验研究  17-18
  1.3 本文研究方法及主要内容  18-20
    1.3.1 研究方法  18-19
    1.3.2 研究的主要内容  19-20
第2章建筑排水系统数值计算方法  20-35
  2.1 数值模拟及FLUENT计算软件概述  20
  2.2 基本控制方程  20-22
  2.3 标准κ-ε模型  22-24
  2.4 壁面函数法  24-26
    2.4.1 近壁区流动的特点  24-25
    2.4.2 壁面函数法  25-26
  2.5 PISO算法  26-29
  2.6 混合模型  29-31
  2.7 一阶迎风格式  31-34
  2.8 本章小结  34-35
第3章排水系统二维数值模拟与实验比较分析  35-54
  3.1 实验条件  35-37
    3.1.1 单立管排水系统实验条件与数据测量  35-36
    3.1.2 双立管排水系统实验条件与数据测量  36-37
  3.2 二维数值模拟  37-38
  3.3 二维数值模拟与实验结果的比较  38-51
    3.3.1 单立管排水系统  39-45
    3.3.2 双立管排水系统  45-51
  3.4 二维模拟结果分析  51-52
  3.5 结论  52-53
  3.6 本章小结  53-54
第4章建筑排水系统三维数值模拟  54-62
  4.1 模型介绍  54
  4.2 三维数值模拟  54-55
  4.3 三维数值模拟与实验结果比较  55-60
  4.4 三维模拟结果分析  60
  4.5 二维与三维数值模拟比较分析  60-61
  4.6 结论  61
  4.7 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68-69
致谢  69

建筑排水系统水力工况的数值模拟研究

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