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虹吸式屋面雨水排水系统设计中天沟工况实验研究与模拟

作　者: 潘浩
导　师: 黄晓家; 谢水波
学　校: 南华大学
专　业: 市政工程
关键词: 虹吸雨水天沟工况汽蚀 CFD
分类号: TU823
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 59次
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内容摘要

建筑雨水排水系统作为建筑物其中一个独立的排水系统，对屋面雨水疏浚，及减缓雨水对屋面结构负荷，起着至关重要的作用。在面对大型屋面建筑及时排放屋面雨水的任务，虹吸系统显得更高效。而关于虹吸雨水系统的配件及设备，如虹吸雨水斗、尾管、连接管等，国外的公司是对其产品的一些关键参数作了商业保密。本文旨在通过研究规范虹吸系统相关部件（天沟和管路系统）的测试流程和测试设备，对统一产品市场起着关键作用，从而保证了工程设计人员对系统设计的准确性，对施工方对系统实际施工水平的提高也有很大帮助。本文针对目前常见天沟型式的水力设计方法，对影响天沟水力工况的重要因素——宽度进行水力模拟试验，同时引用计算流体力学CFD软件FLUENT对虹吸雨水系统中管路系统中的气蚀工况进行模拟。天沟水力模拟试验通过改变立管的高度（分别为3m、4m、5m、6m）来调节雨水斗的流量。对比三种天沟在不同宽度下，雨水斗的最大泄流能力分布在38.2～38.5的流量区间内；B=500mm和B=600mm的天沟系统斗前水深相近，但后者流量相比前者增大0.15L/s；而B=750mm的天沟，斗前水深相比于B=500mm的天沟降低近4mm，但其流量也低于后者0.10L/s。得出雨水斗最大流量和斗前水深是判别天沟宽度对雨水斗泄流能力影响的重要依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-24
  1.1 虹吸式屋面排水系统的发展进程  7-11
    1.1.1 虹吸式屋面排水系统的形成背景  7
    1.1.2 国内外虹吸式屋面排水系统的应用及进展  7-10
    1.1.3 国内虹吸式屋面排水系统发展存在的问题  10-11
  1.2 虹吸式屋面排水系统运行机理  11-18
    1.2.1 虹吸式屋面排水系统相较于重力式系统的优越性  11-12
    1.2.2 虹吸启动（形成）过程  12-17
    1.2.3 虹吸系统运行性能  17-18
  1.3 虹吸式屋面排水系统水力设计  18-24
    1.3.1 概述  18-19
    1.3.2 天沟入流  19
    1.3.3 管道系统  19-24
第2章计算流体力学理论基础和分析方法  24-34
  2.1 计算流体力学概述  24-25
  2.2. 流体流动的控制方程  25-27
    2.2.1 连续性方程（质量守恒定理）  25-26
    2.2.2 动量守恒方程  26-27
    2.2.3 能量守恒方程（导热方程）  27
  2.3 计算流体力学（CFD）数值求解方法  27-32
    2.3.1 建立基本守恒方程组（控制方程组）  27-28
    2.3.2 建立或选择模型封闭方法  28
    2.3.3 确定初始与边界条件  28-29
    2.3.4 划分计算网格  29-30
    2.3.5 建立离散化方程和制定求解方法  30-31
    2.3.6 执行计算程序，输出计算结果  31-32
  2.4 CFD 通用软件—Fluent 数值模型示例  32-34
    2.4.1 Flunet 软件组成  32
    2.4.2 Flunt 计算过程  32-34
第3章虹吸式屋面天沟系统水力工况探讨  34-72
  3.1 天沟水力工况影响因素  34-37
    3.1.1 坡度（水平天沟和倾斜天沟）  34-35
    3.1.2 宽度（标准天沟和宽天沟）  35
    3.1.3 长度（长天沟和短天沟）  35-36
    3.1.4 断面形状  36
    3.1.5 常用天沟模数  36-37
  3.2 天沟水力设计  37-46
    3.2.1 屋面径流设计  37-39
    3.2.2 天沟泄流能力设计  39-46
  3.3 天沟宽度对雨水斗泄流能力的影响试验  46-72
    3.3.1 试验装置  46-56
    3.3.2 试验结果分析  56-70
    3.3.4 小结  70-72
第4章虹吸尾管高度试验数值模拟  72-79
  4.1 虹吸管路系统压力状况分析  72-74
  4.2 虹吸尾管负压理论及水力模拟试验  74-79
    4.2.1 虹吸尾管高度试验 CFD 数值模拟  76-78
    4.2.2 实验分析及结论  78-79
第5章结论及展望  79-80
  5.1 结论  79-80
参考文献  80-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文  82-83
致谢  83

虹吸式屋面雨水排水系统设计中天沟工况实验研究与模拟

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