手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

排水管道蛇形起伏状态下水力特性的研究

刘亮

  城镇排水管道发生连续起伏,形成蛇形起伏缺陷。排水管道蛇形起伏状态影响排水管道的排水功能的正常发挥,其内部水流流动情况及是否会引起城市内涝是城镇排水管道管理部门十分关注的问题。蛇形起伏排水管道内部流动属于复杂的紊流流动,由于起伏管道存在,排水管道内存在着上游壅水和下游跌水等问题,水流流速与管内压力在管底边界变化处发生较大改变。排水管道蛇形起伏缺陷,如何影响排水管道正常功能,并评价它的影响,是排水管道评估中要解决的问题之一。目前国内对这一领域研究未见报道,本文首次开展了蛇形起伏排水管道内水力特性的实验和数值分析研究。 本文依据水力学经典理论,结合现行国家标准与管道特征,设计并完成了一套排水管道实验装置。该装置可以根据实验需要,改变管道的坡度和起伏段的高度和位置,同时利用自制的水位测量系统对蛇形起伏排水管道的水深进行大面积,高密度测量。 通过蛇形起伏排水管道实验,观察到蛇形起伏排水管道充水经历了:无水—漫流—壅水、水跃—气泡、气团流—明满流等几种流态。当蛇形起伏排水管道内水流为缓流,起伏段前为a1型壅水曲线;起伏段后为c,型降水曲线;管内水流为急流,起伏段前为aⅡ型壅水曲线;起伏段后为cⅡ型降水曲线;蛇形起伏段中间位置水流紊动剧烈,会发生掺气现象。蛇形起伏排水管道过流能力受起伏高度影响明显,不受起伏个数的影响。排水管道底坡较大,起伏度较大时,排水管道内水流对管道结构性影响较大。 本文基于水力学实验现象与数据,采用大型商业软件Fluent对蛇形起伏排水管道内流场进行紊流数值模拟。在数值模拟过程中,自由表面模拟采用VOF两相流模型,紊流模型采用RNG k-ε紊流模型,紊流方程用有限体积法进行离散。通过计算模拟了蛇形起伏排水管道内充水过程、水流水平速度和垂向速度分布、管底压强的分布情况。模拟结果与实验结果较好吻合,说明以VOF模型可以很好的模拟蛇形起伏排水管道的水力状况。本文中涉及到的数值模拟分析方法,可为排水管道其他缺陷数值模拟分析提供参考借鉴。……   
[关键词]:排水管道;蛇形起伏;CFD模拟;VOF模型;模型实验装
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:广东工业大学2012年