排水管道蛇形起伏状态下水力特性的研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:dingdang_2
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
由于环境侵蚀、设计缺陷或使用荷载增加等原因,致使部分现役桥梁出现结构或功能缺陷,继而无法满足当前使用功能需求。因成本低、工期短,对缺陷桥梁进行加固成为上述问题的一
“站桥合一”式车站结构是将车站桥梁结构和车站建筑结构组合在一起的综合体,既能有效利用空间营造出宽敞舒适的候车换乘环境实现车站结构的人性化和艺术化,又能集轨道交通和
偏心支撑钢框架结构体系在国外很多高地震烈度地区都采用了这种结构体系,随着我国钢结构住宅产业的不断发展,高层钢框架结构的应用越来越多,但是在我国偏心支撑钢框架结构体
网架结构是一种由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间钢结构产品,它具有重量轻、刚度大、抗震性能好、施工进度快及工程造价低等优点。随着我国经济建设的快速
门式刚架在工程中被广泛应用,国内外学者对其力学性能和设计方法进行了较为深入的研究,但研究大多集中在节点受力性能上,而对结构整体受力性能研究较少。本文采用非线性有限元方
近20余年来,我国建筑物加固改造行业飞速发展,在提高结构安全性的同时,也发挥了其投资少、影响小、见效快的优点。加固改造工程中,后增混凝土梁接头是结构一个薄弱环节,影响
本文采用室内冻结红层单轴强度试验、单轴蠕变试验、三轴剪切强度试验、有限元数值分析等相结合的方法,研究我国红层人工冻结软岩热物理参数、冻结红层力学特性及冻结壁设计
张拉索膜结构是由索、膜等柔性结构组成的空间结构体系。该类结构跨度大,施工复杂,合理的施工方案能够降低施工过程的难度,不同的施工张拉方法可能对结构成型后的受力状态产
在地下岩石掘进或开挖爆破工程(包括矿山井巷工程、隧道工程、人防工程、大小地下空间硐室工程等),爆破产生的振动效应影响着围岩和支护结构的稳定性。研究喷射混凝层对爆破
边坡稳定分析方法中的定量分析可以分为确定性方法和非确定性方法,而确定性方法中应用较多的为极限平衡法和数值分析方法。极限平衡法由于其简单易用,对简单边坡其计算精度也较