基于FLUENT的建筑排水系统模拟仿真分析

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我国建筑排水系统最早是模仿“苏联”的做法,沿用其设计理念和数据资料作为我国建筑排水系统的理论基础。由于国内外的管材、管径、连接方式、测试方法以及地处纬度等的不同,国外的测试数据不能完全应用于我国。因而需要寻找一条新的途径来支撑我国建筑排水系统的理论发展。近年来,新建了大量的高层建筑,其中还有不少超高层建筑,室内排水系统有待我们进行更深入地探讨和总结。现有的恒定流理论已不能用来解释建筑排水系统内部非恒定且瞬时流的现象。并且建筑排水立管内气、水两相流的水力工况等,体现着建筑室内排水的复杂性、多变性,这样对我们进一步理论研究带来困难。  本文将建筑排水系统与计算机技术有效结合,利用计算流体动力学技术进行流体的水力工况分析,并建立数值模型进行模拟仿真,在理论与实际试验中找到了一个合理的契点。采用计算机技术取代繁琐复杂的实际试验过程,不仅解决了实验所需耗费的大量人力、物力和财力,还避免了一些不稳定状况对研究结果的影响。国外这一技术已经较成熟应用于建筑排水领域,模型性能较好,模拟结果与试验数据吻合度较高。在我国,利用计算机数值模拟技术也将是建筑排水行业发展的趋势,尤其应用于高层建筑,当前这个领域还没有太多相关性研究报告。  利用FLUENT软件,通过数值计算和图像显示技术,将12层高层建筑排水系统转变成二维模型,结合几种不同排水工况,分析管道中压力波动变化曲线、水流速度变化和体积分数分布。并针对管道中气压波动情况,了解排水过程中若干不同层排水横支管间的相互影响。另外在满足管内气压波动±400Pa测试基准的前提下,分析排水立管的排水流量。经进一步整理分析模拟仿真数据后,得出结论:(1)模拟坐便器恒流量排水获得的流量数据与规范中数值一致,且高层建筑排水立管长,排水量较大,管内气压波动较明显;(2)坐便器变流量排水时,其对管道内压力波动影响小于恒定流时,模拟出立管排水能力略大于规范值;(3)将横支管上的坐便器(变流量排放)与浴盆(恒定流排放)同时排水时进行研究,更符合实际。当高层建筑排水立管为DN100,最大排水能力可达到5.0L/S。另分析数据后得出高层建筑排水立管中水流流速小于10m/s,不需考虑减速消能问题;(4)任意几层的排水横支管同时排水,最大负压值总是出现在最低处的排水横支管下部。但管道中最大负压值不一定出现在排水立管最上部几层同时排水时。  本课题是将计算机技术与建筑排水系统研究有效结合的初步探讨,以上关于建筑排水系统理论分析的结论,希望有供大家参考之处。
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