虹吸式屋面雨水系统非稳态工况水力测试研究

目前,大部分虹吸式屋面雨水系统为简化计算,通常假定系统处于满足理想流体的伯努利方程的水力条件,而忽略了虹吸启动阶段水流挟带大量空气时的工况。通过搭建全尺寸排水管道系统,结合摄像机拍摄等技术与传统数据采集方法,判断连接管垂直管道弯头、悬吊管末端弯头处形成充满整个管段断面的水跃时间,测试DN75、DN90、DN110虹吸雨水斗非稳态工况下的水力情况。由试验结果可知,虹吸雨水斗系统排水流量、测点压力随时间变化曲线趋势相同;连接管虹吸启动流量、虹吸启动流量分别约为该雨水斗系统最大排水流量的20%和40%。     

雨水斗排水过程的数值模拟

运用Fluent数值模拟软件对有虹吸斗屋面雨水排放系统和无斗(重力式)屋面雨水排放系统作了对比分析,并且给出了流量和斗前水深之间的关系;采用标准模型和VOF法,通过模拟得出虹吸雨水斗具有防旋、防进气的功能,在斗前水深较浅的情况更有利于雨水的排放。     

CFD模拟技术在上海中心大厦屋面雨水系统消能措施上的应用研究

上海中心大厦建筑高度580m,塔冠高度632m。塔楼屋面采用87斗屋面雨水系统,裙房屋面采用虹吸式屋面雨水系统。87斗雨水系统的流态特殊,使其在超高层屋面雨水系统的运行工况介于典型的重力流和虹吸满管流之间,随着降雨量的增大,局部管段会出现水塞流,形成数米乃至数十米的满管水柱。因此,单靠增加雨水系统的阻力难以达到消能的效果,超高层建筑屋面雨水的重力势能在雨水系统的出户管上转化为巨大的流速水头(动能),雨水对出户检查井产生很大的冲击力并在检查井中水气分离。为解决上海中心大厦屋面雨水的消能问题,采用CFD模拟技术对检查井和消能池中气水两相流的工况进行计算机数值模拟,以评判检查井和消能池的消能效果和排气效果,为系统设计提供技术支持。     

信息

美国国家标准《虹吸雨水斗》发布由美国机械工程师协会(ASME)编制的国家标准A112.6.9—2005《虹吸雨水斗》于2005年9月公布。该标准对虹吸雨水斗的设计、安装、检查和试验提出要求。标准并未规定某一直径虹吸雨水斗的最小流量和斗前水位,但规定了雨水斗的标准试验步骤,以测定虹吸雨水斗的性能,为设计师选择雨水斗产品提供计算依据。(通讯员范懋功)慧聪网水工业、泵阀产品采购交易会流域安全.应急措施与水质保障技术研讨会新闻发布会在京举行作为行业研究领域较有影响力的企业,国内最大的BtoB服务商之一——慧聪网联合《给水排水》编辑部…     

泵站虹吸式出水管虹吸形成时间特性分析及其改善措施

由于虹吸式出水管虹吸形成时间的长短直接影响泵站能否安全稳定运行,为研究虹吸形成时间特性及虹吸管改善措施对虹吸形成时间的影响,采用RNG k-ε湍流模型和结构化网格对某一泵站虹吸式出水管进行数值模拟。数值模拟结果表明:水力驱气阶段持续时间与进流流量有关;水力挟气阶段排气速率与水气交界面处流速大小有关;虹吸形成过程中上下气囊的产生对于虹吸形成十分不利,在驼峰顶部设置分流板能有效改善虹吸管内流速分布,加速顶部气囊的排出,缩短虹吸形成时间,且对水力损失影响极小。     

溢洪道三维CFD建模实践及面临的挑战

随着计算机计算能力的持续发展,复杂水流的数值模拟越来越高效且划算,不管是初步研究还是详细研究,数值模拟都为水力分析提供了强有力的工具。通过对大尺度水力现象的模拟,证实了三维CFD工具的有效性;将三维CFD工具应用于多个大型工程项目中,对水力结构设计及运行进行分析优化。指出了三维CFD工具用于水流计算方面面临的困难,尤其是在模拟气蚀影响方面。     

87型雨水斗排水系统的水力特性研究

试验研究表明,87型雨水斗及系统在屋面溢流水位时处于满流及有压流态,遵从有压流(俗称压力流)运动规律。工程设计可针对50年重现期降雨对87型雨水斗排水系统按有压流进行水力计算,同时采取工程措施均衡多斗系统的雨水斗排水量和应对小重现期降雨等。当针对较小重现期降雨进行工程设计及水力计算时,可采用非满流或气水混合流态(俗称半有压)按表格法粗算,但经济性降低。     

虹吸式屋面雨水排水系统沿程水头损失计算探讨

《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》(CECS183:2005)建议虹吸雨水系统水力计算中,沿程水头损失应使用Darcy-Weisbach公式计算,摩阻系数λ用Colebrook-White公式计算。但由于计算过程繁复,许多实际工程、文章中运用了Hazen-Williams公式计算沿程水头损失。Hazen-Williams公式有一个适用范围,超出适用范围的使用会引起较大误差。简述水力学理论研究现状,讨论虹吸雨水系统水力计算中沿程水头损失适用的计算方法。引入近年一些关于摩阻系数λ的显式计算式,试图探讨解决虹吸雨水系统水力计算沿程水头损失中准确性和便捷性的协调问题。     

广东奥林匹克体育场给排水设计反思

1　雨水系统该工程雨水设计没有采用虹吸雨水排放系统。虹吸雨水排放系统因其集水能力强、管径小、重量轻等优点特别适用于汇水面积较大的公共建筑。对于像广东奥林匹克体育场这样的建筑 ,因其屋面及承重结构均为钢结构 (钢屋面和网架结构 ) ,则更加凸显虹吸雨水排放系统的优点。但由于设计采用了一般的重力流排放系统 ,致使雨落管管径偏大(DN2 5 0 ) ,对体育场立面观感有所影响 ,建筑专业只好采用铝合金板外包的方法处理。这样综合考虑 ,也许重力流雨水排放系统比虹吸雨水排放系统工程造价还要高。美国NEB集团在设计中没有采用虹吸雨水排…     

有压流(虹吸式)屋面雨水排水系统研制成功

中国航空工业规划设计研究院从 1995年开始试验有压流雨水斗 ,至 2 0 0 0年 6月研制成功有压流屋面雨水排水系统。该系统的关键技术为研制确保不渗气的新型雨水斗 ,经过对新型雨水斗的全尺寸水力试验 ,取得了大量的测试数据 ,证明该雨水斗可以满足设计要求 ,从而实现屋面雨水排水系统在一相流的状态下运动。新型雨水斗称为有压流雨水斗。ＤＮ5 0有压流雨水斗的设计负荷为6Ｌ/ｓ,斗前水位 <4ｃｍ ;ＤＮ75有压流雨水斗的设计负荷为12Ｌ/ｓ,斗前水位 <7ｃｍ。目前生产的有压流雨水斗有铸铁和不锈钢两种 ,我们还对离心铸铁管和内壁涂塑管进行了…     

浦东国际机场航站楼屋面雨水排水系统设计比较

结合浦东国际机场航站楼屋面雨水排水系统工程 ,比较了重力排水系统和虹吸排水系统的特点 ,介绍了虹吸排水系统雨水斗构造及设计计算方法     

断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响

应用考虑气体可压缩性VOF模型对3种不同断面形状的出水流道虹吸形成过程进行了数值模拟,并搭建了试验平台加以验证,从流速分布、水力损失、虹吸形成时间三方面分析了断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响.结果表明:模拟结果与试验结果有很好的一致性;虹吸式出水流道的沿程截面形状对其水力特性影响很大,合理设计的渐变断面能使流道典型断面流速、压力分布均匀,有额外的局部水头损失;方管的排气能力较圆管更佳,圆管具有更小的水力损失.     

水电站虹吸式进水口工作过程CFD模拟

采用RNGk ε湍流模型和CFD软件对水电站虹吸式进水口的虹吸形成过程(含抽真空过程)和虹吸破坏过程进行数值模拟研究,分析了虹吸管道内压强、流速、水气界面的分布及其变化情况。研究结果表明:虹吸式进水口工作过程中驼峰顶部的压强值最低;抽真空速度与压力波动幅度成正比;虹吸破坏后驼峰两侧水体平稳性存在较大差异。     

减压孔板对管道水力特性的影响研究

针对具体的工程实例,采用CFD数值模拟方法,比较了设置一级减压孔板与三级减压孔板时管道中的水力特性情况,并分析了两种方案对管道系统的振动影响。     

宁波罗蒙室内游乐场给水排水设计

简要介绍了宁波罗蒙室内游乐场的给水、热水、污水和雨水等给排水系统及其设计参数,并结合该工程设计特点,对给水加压系统的选择、太阳能热水系统容积式水加热器容积计算、屋面天沟虹吸雨水斗的布置方式及地下车库入口的侧墙雨水排放等设计问题进行了分析和探讨。     

大型水斗式水轮机配水环管水力性能数值模拟

采用商用CFD数值模拟软件对大型水斗式水轮机配水环管的水力性能进行数值模拟研究。模拟结果表明,从配水环管进口到距进口渐远的各出口的水力损失具有逐渐增大的趋势,而且从进口到各出口的平均水力损失随着流量的增大而增大。根据实际需要,对配水环管出口不同的开启组合方案进行模拟,比较后得出性能较优的组合方案,可为指导电站的高效运行提供依据。     

联合BIM和CFD的混流式水轮机蜗壳水力设计

为了探索BIM技术在水力机械设计中的应用，高效模拟设计产品的水力性能，开展了联合BIM技术与CFD的水力机械设计研究。分析了BIM与CFD联合应用的流程以及二者数据交互的方式。以HLFN-LJ-930混流式水轮机为例，将水轮机蜗壳作为重点，对其进行了水力设计，构建了水轮机BIM模型。借助RNG k-ε模型，应用Fluent软件对水轮机全流道流场进行了仿真模拟。模拟结果显示：不同工况下蜗壳BIM模型流场压差较小，速度分布均匀合理，水力性能良好。研究结果表明BIM模型能够为数值模拟提供计算模型底板，有效模拟出水轮机的水力特性，验证了BIM与CFD联合应用于水力机械设计的可行性，对类似水力机械的设计具有一定的借鉴意义。     

虹吸式屋面雨水排水系统局部气蚀风险预测和评判方法研究

虹吸式屋面雨水系统传统水力设计时一般通过控制系统最低负压来防止气蚀,根据气蚀理论,虹吸系统局部气蚀的形成与流速、压力、饱和蒸气压等各因素相关。引入气穴数的概念综合上述因素的影响作用,研究预测虹吸系统局部气蚀风险的方法;针对虹吸系统常用管材,分析材料机械性能,评判其气蚀抗力。     

一种虹吸式屋面雨水排水系统简易估算方法

现行的《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》(CECS 183:2005)中规定虹吸雨水系统沿程水头损失计算采用Darcy-Weisbach公式及Colebrook-White公式,通过摩阻系数λ计算,其计算过程复杂,不便应用于简易估算。工程人员往往更倾向于采用Hazen-Williams公式计算沿程损失,但在虹吸雨水系统水力计算中可能会产生较大误差,不推荐使用。引入了一种新的沿程损失计算方法Swamee-Jain计算式,归纳虹吸雨水系统简易估算流程,并结合工程案例,验证其计算便捷性及准确性。     

我国屋面雨水排水技术应用的研究与发展

回顾了我国屋面雨水排水系统的技术发展和工程应用,提出屋面雨水排水系统重力流、两相流和满流(压力、虹吸)三种流态的设计理论,不同的流态其设计参数和应用条件不同.两相流介于重力流和满流之间,排水量弹性大,系统设计应了解雨水斗的排水能力与斗前水深的关系.压力流(虹吸式)雨水排水系统是采用斗中斗的方式加大斗前水深,采用大阻力配水系统,实现完全满流排水,安全度要通过提高重现期来保证;两相流雨水排水系统采用雨水排水的中间流态,系统排水有很大的富裕量,符合降雨过程的大部分实际情况,安全度高.最后提出了屋面雨水排水系统设计应注意的7个问题.