虹吸式屋面雨水排水系统单斗虹吸启动数值模拟研究

虹吸式屋面雨水排水系统的虹吸启动流量、启动时间影响到雨水天沟容积的确定以及虹吸系统是否能顺利、有效运行。运用CFD计算流体力学方法,对DN56、DN75、DN90、DN110规格的虹吸雨水斗在天沟内的运行情况进行建模,模拟雨水流经不同规格雨水斗时的流态及进入管路系统后的虹吸启动情况,并对比分析已有水力试验数据,对差异存在的可能原因进行探讨。结果表明,CFD数值模拟结果与水力试验数据接近,因此CFD数值模拟方法可为相关产品和系统的研发提供辅助设计。     

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…     

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。     

某核电厂循环水系统虹吸井模型试验研究

通过对某核电厂循环水系统虹吸井水力模型试验,分析研究在排水流量、潮位和堰顶标高变化时对排水虹吸井的水力特性、水力要素的影响程度,以及在不同方案时溢流堰、虹吸井内堰后流道型式的水力特性与水头损失。结果表明该虹吸井溢流堰堰顶高程为-1 m时可以满足不同工况下泄流要求,流速分布较均匀;高程为-0.5 m时虹吸井溢流堰上下游水位差较大,水流紊动激烈;高程为-1.5 m时平均低潮位下虹吸井泄流为淹没出流,不利于虹吸井泄流。对于虹吸井溢流堰堰顶高程为-1 m的方案,设计基准洪水位DBF(Designed basis flooding)工况下安全排水流量为46.3 m~3/s。     

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。     

浅谈虹吸雨水系统设计过程中的"假定"与"确定"

指出了目前虹吸雨水系统设计计算方法中存在的问题,并对其进行分析,从理论上提出了一种确定虹吸雨水系统压力流工作状态流量的方法,即采用假定流量设计系统,根据系统确定流量.     

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…     

瘦西湖引水泵站输水管道系统水力模型试验研究

叙述了国家级旅游风景区扬州瘦西湖水环境治理工程中的输水管道水力模型试验。该试验研究了各种工况下管路压强和水头损失。包括主要运行工况在驼峰段虹吸过程的观察和测试结果,主要工况在管道最高断面处通大气的条件下管道压强分布、水头损失的测定。试验表明该输水管道系统运行稳定可靠,虹吸状态下输水运行经济;水力损失占总扬程比例较少;不同工况下单泵流量相差不大。该试验对我国同类城市中水环境改善工程具有较强的指导意义。     

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     

引大入秦景泰段输水工程渠系建筑物选择及其水力计算

结合引大入秦延伸增效景泰段输水工程的建筑物选择,在不同工况条件下,进行渠道及渠系建筑物的水力计算,特别是系统有富裕水头时,将富裕水头按流量增加合理分配,可使倒虹吸工程在多种工况下均能平稳高效运行,为类似工程提供计算思路。     

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。     

宽顶堰虹吸井在电厂直流供水系统中的应用

针对火力发电厂直流供水系统中虹吸井各部分尺寸的确定，为优化虹吸井的结构布置，通过算例，介绍双泵运行、系统流量为5.01m3/s，以及单泵运行、系统流量为3.06m3/s两种工况下，分别按照薄壁堰和宽顶堰两种方案进行计算比较的结果。指出：①宽顶堰虹吸井与薄壁堰虹吸井相比较，除具有提高虹吸利用高度和节省工程造价的缺点外，也存在计算理论模型不如薄壁堰虹吸井明确，以及不同工况流量下其虹吸井内水位波动较大的缺点；②宽顶堰虹吸井和薄壁堰虹吸井各自的优缺点是相对的，在不同工程中其适用性有所不同。     

整流罩和排水立管长度对雨水斗排水性能影响的研究

选取市场上某品牌虹吸式雨水斗(无集水斗),通过改变整流罩的有无及排水立管长度(3m、1.5m)来组成4种工况条件,分别进行流量与斗前水深试验。对无整流罩试验水面起伏不定的原因进行了简要分析,并通过对比整流罩的有无所对应的流量与斗前水深关系曲线,总结出适当降低整流罩高度,扩大整流罩罩径,可尽早实现整流罩的隔气作用,减小斗前水深,提高雨水斗的排水性能。通过对比3m和1.5m排水立管时的流量与斗前水深关系曲线和进一步的理论计算,总结出当管内最大负压控制在-1atm(-101.325kPa)以内时,排水立管越长,雨水斗的泄流量就越大,管内最大负压也就越大。同时推算出固定长度排水立管内,距离雨水斗出水口越远,压强越大,管道初始端负压最大。     

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。     

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…     

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。     

屋面雨水系统设计探讨

用城市暴雨强度公式计算确定的设计降雨强度值偏低,设计屋面雨水排水系统时应留有裕量。介绍了重力和虹吸排水系统的定义,讨论了屋面排水系统设计流态的选用条件。重力流雨水排水系统立管管径大于300 mm时,其最大排水能力可按whly-Eaton式计算。介绍了单斗雨水系统立管或多斗雨水系统中雨水斗与重力流悬吊管的连接管路按压力流设计时最大排水能力的算法。     

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。     

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。