城市的排水管网系统中涉及大量的流体力学问题,除了流动本身的特性外排水系统中面临的许多问题(例如沉积物的输运、冲刷等问题)还包含了与沉积物之间的耦合作用。传统的研究手段主要包括现场研究和实验室试验两种方法。但往往研究成本高昂且受制于实验条件的限制。计算流体力学数值模拟技术作为一种传统流体力学与数值方法的结合,伴随着计算机技术的高速发展,已逐渐成为另一种重要的研究手段,具有效率高、花费少、不受实验条件限制的特点,并且可以自由改变研究对象的几何构造与尺寸并控制与调整不同的变量的数值,强大的后处理使得数值模拟在计算完成后可以输出丰富的结果。但是其主要缺点是需要科学的设置和细致的模型校验以保证结果的可靠性。本文对于计算流体力学的原理和多相流的模拟方法进行了总结,并充分发挥了数值模拟的特点,在大量的文献综述基础上寻找了工程中面临的几个实际问题作为切入点,利用数值模拟的结果对排水系统中的流动特性以及与沉积物的相互作用进行了详细的探讨。首先本文使用数值模拟对于检查井区域的流场进行了讨论,并根据多普勒声学流量计的工作原理对于流量的测量误差产生的原因进行了讨论,对于检查井区域上下游的不同安装位置与安装效应展开分析,利用校正系数对不同位置的测量误差进行了比较并对流量计的安装提供了指导建议。其次本文使用颗粒物追踪模拟的方法对于落底井中不同颗粒物的截除效果进行研究,结合落底井中的流场特点和颗粒物的运动轨迹对沉降的机理进行了探讨,还扩大了实验研究中的研究范围,对于不同流量条件下不同粒径的颗粒物截除率进行了比较,根据颗粒物的截除机理提出了无量纲化的公式对不同工况下的截除率进行预测。此外,本文利用数值模拟的对于瞬态流的捕捉能力对于排水系统中冲刷波的流动特性进行了探讨,根据冲刷波的特性提出了有效冲刷时间和有效冲刷距离两个概念,对于储水深度、坡度、糙度以及下游水深等变量对于冲刷效果造成的影响进行了定量分析。本文对于数值模拟技术的特点和原理进行了详尽的讨论,对于流量计安装、落底井的设计冲刷闸门安装等实际工程问题提供了理论指导,推动了数值模拟技术在排水系统中的进一步发展。