大型厂房、仓库、商场、宾馆、体育馆等建筑物的屋面均为大面积屋面,且形状多变,而传统的重力排水系统又无法适应该类屋面的排水需求,故近几年来国内外开始采用先进的真空自吸式屋面排水系统。随着我国经济的迅速发展,大面积屋面结构必将日益增多,而目前推广的真空白吸式屋面雨水排水系统,国内技术尚不成熟,致使使用成本高昂,如能改进完善,降低成本,此系统具有极大的市场潜力。若能进一步推广到中小型屋面应用,前景将更为广阔。 本文主要工作有: 在对虹吸式屋面雨水排水系统进行初步分析的前提下,根据规范规定的各项要求,在常规水力计算基础上,基于遗传算法建立了虹吸式有压流屋面排水管网系统的优化模型,首先通过水力计算验证其满足规范的各个要点,并通过优化前后结果的比较体现其经济性,说明了虹吸式屋面雨水排水系统的优化设计是可行的,有效地解决了排水管网的最小投资问题,为排水系统的设计提供了参考。 采用k-ε湍流模型对雨水斗内流动进行了数值模拟,计算采用有限体积法和二阶迎风格式对模型进行离散,速度和压力的耦合采用了SIMPLE,在自由面采用VOF模型。对排水系统的泄流量和雨水斗的斗前水深的关系,排水管道的泄流量和管道内部压力、排水管长度之间的关系进行了分析,并比较了不同型号雨水斗泄流量的关系。 通过雨水斗模型试验,对实际状态下雨水斗排水过程进行数据测定,研究数值计算中较难精确确定的能量损失等方面,并对雨水斗内流态进行观察,与数值模拟过程进行对比,对雨水斗设计有一定的参考价值。