【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種雨水檢查井流場模型，具體涉及一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型及其應用，屬于檢查井。
技術(shù)介紹
1、隨著城市化進程的不斷發(fā)展和極端天氣的增多，現(xiàn)有排水系統(tǒng)無法滿足高強度降水下的排澇需求，導致城市內(nèi)澇現(xiàn)象頻繁發(fā)生，嚴重影響人民生活質(zhì)量。雨水檢查井作為雨水排水系統(tǒng)中重要的組成部分，其存在的能量損耗現(xiàn)象是導致管網(wǎng)排水能力下降不可忽視的原因之一。
2、目前雨水排水系統(tǒng)的流場分析大多針對管道及特殊構(gòu)筑物，其分析結(jié)果忽視了檢查井內(nèi)部的能量損失現(xiàn)象和檢查井-管道的相互作用特征，與實際情況存在較大誤差。對雨水檢查井內(nèi)部流場的準確模擬，可以分析其在過流過程中的缺陷和不足，以便對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)的第一個目的在于提供一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型。該模型基于fluent的雨水檢查井流場分析方法，可以實現(xiàn)雨水檢查井和管道系統(tǒng)的整體模擬分析，更加準確地反映出其內(nèi)部流場變化情況，對檢查井的設(shè)計、優(yōu)化均具有重要意義。
2、本專利技術(shù)的第二個目的在于提供一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型的應用，用于制備高排低阻雨水檢查井?；谏鲜瞿Ｐ蛯z查井內(nèi)部流場描述的真實性和準確性，優(yōu)化制備的高排低阻雨水檢查井能夠有效提升雨水檢查井的過流能力，降低水流阻塞、溢出的風險，減少不利流態(tài)造成的水頭損失。
3、為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供了一種基于fluent的雨水檢查
4、步驟s1、建立雨水檢查井流通模型，并提取其內(nèi)流道結(jié)構(gòu)；
5、步驟s2、采用非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格對內(nèi)流道結(jié)構(gòu)進行劃分，并檢測劃分后網(wǎng)格的質(zhì)量；
6、步驟s3、將劃分后的網(wǎng)格導入fluent軟件，加載湍流能量模型和流態(tài)模型；
7、步驟s4、設(shè)置步驟s3所述模型的邊界條件，根據(jù)實際雨水檢查井和管道系統(tǒng)中水流充滿度情況，對檢查井和管道系統(tǒng)內(nèi)水氣分布進行定義，再進行初始化設(shè)置，設(shè)置時間迭代步長、迭代精度和總迭代步長，進行求解計算；
8、步驟s5、根據(jù)步驟s4中所得計算結(jié)果設(shè)置參數(shù)和流場特征云圖監(jiān)測，查看流場分布情況。
9、作為一項優(yōu)選的方案，所述雨水檢查井流通模型通過ansys中的solidwork建立。
10、作為一項優(yōu)選的方案，所述內(nèi)流道結(jié)構(gòu)通過solidwork中的fill模塊進行提取。
11、作為一項優(yōu)選的方案，所述內(nèi)流道結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分時還需選擇網(wǎng)格尺寸，削減網(wǎng)格數(shù)量。
12、作為一項優(yōu)選的方案，所述劃分后網(wǎng)格的質(zhì)量通過fluent軟件進行檢測。
13、作為一項優(yōu)選的方案，所述湍流能量模型和流態(tài)模型分別選擇vof雙相流模型和rng?k-ε模型，流體屬性設(shè)置液相為液態(tài)水，氣相為空氣。
14、作為一項優(yōu)選的方案，所述模型的邊界條件設(shè)置過程為：上游管道入口面為速度入口，設(shè)置水相和氣相比例為0～1，檢查井井蓋開口面為速度入口，設(shè)置水相和氣相比例為0～1，下游管道出口面為自由出流。
15、作為一項優(yōu)選的方案，所述初始化設(shè)置的過程為：采用region?register對流動初始時間時液相-氣相分布區(qū)域進行劃分，采用使用initialization對整體模型進行初始化，在patch功能中使用phase?value定義檢查井上部空間充滿空氣，壓力為標準大氣壓，下部空間充滿水。
16、作為一項優(yōu)選的方案，所述時間迭代步長為0.001～0.005s，收斂殘差為＜10-5，總迭代步數(shù)為＞20000步。
17、作為一項優(yōu)選的方案，所述流場特征云圖監(jiān)測的過程為：將模型計算結(jié)果導入tecplot后提取特定截面運動的速度云圖、速度矢量圖和流線圖。
18、本專利技術(shù)還包括一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型的應用，用于制備高排低阻雨水檢查井；所述雨水檢查井包括互為正交分布的檢查井井室和管道，檢查井井室與管道之間還設(shè)有通氣管；所述通氣管由橫管(1)與豎管(2)與90°彎頭(3)組成，其中，橫管(1)與檢查井井室(4)相連，豎管(2)與檢查井下游管段(5)相連。
19、本專利技術(shù)所提供的檢查井增設(shè)通氣管后，下游管道內(nèi)水流紊動得到削弱，流速分級情況得到明顯的改善，水流沿管道流動過程中能逐漸恢復穩(wěn)定，這表明增設(shè)通氣管能夠有效改善檢查井中下游管道水流流態(tài)，減少水流紊動造成的能量損耗
20、作為一項優(yōu)選的方案，所述通氣管管徑為0.08～0.15m。
21、所述橫管與檢查井下游管段間的垂直距離a由式1確定：
22、式1：a?＝xd；
23、式1中，x的取值范圍為1～2，無量綱；d為檢查井下游管段管徑，量綱為m。
24、作為一項優(yōu)選的方案，所述豎管與檢查井井室間的水平距離b由式2確定：
25、式2：b?＝y(tǒng)d；
26、式2中，y的取值范圍為5～10，無量綱；d為檢查井下游管段管徑，量綱為m。
27、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)技術(shù)方案的有益技術(shù)效果為：
28、1)本專利技術(shù)所提供的模型基于fluent的雨水檢查井流場分析方法，可以實現(xiàn)雨水檢查井和管道系統(tǒng)的整體模擬分析，更加準確地反映出其內(nèi)部流場變化情況，對檢查井的設(shè)計、優(yōu)化均具有重要意義。
29、2)本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方案中，基于上述模型對檢查井內(nèi)部流場描述的真實性和準確性，優(yōu)化制備的高排低阻雨水檢查井能夠有效提升雨水檢查井的過流能力，降低水流阻塞、溢出的風險，減少不利流態(tài)造成的水頭損失。
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1.一種基于FLUENT的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FLUENT的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述雨水檢查井流通模型通過ANSYS中的SOLIDWORK建立；所述內(nèi)流道結(jié)構(gòu)通過SOLIDWORK中的Fill模塊進行提取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FLUENT的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述內(nèi)流道結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分時還需選擇網(wǎng)格尺寸，削減網(wǎng)格數(shù)量；所述劃分后網(wǎng)格的質(zhì)量通過FLUENT軟件進行檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FLUENT的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述湍流能量模型和流態(tài)模型分別選擇VOF雙相流模型和RNG?k-ε模型，流體屬性設(shè)置液相為液態(tài)水，氣相為空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FLUENT的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述模型的邊界條件設(shè)置過程為：上游管道入口面為速度入口，設(shè)置水相和氣相比例為0～1，檢查井井蓋開口面為速度入口，設(shè)置水相和氣相比例為0～1，下游管道出口面為自由出流。
<...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述雨水檢查井流通模型通過ansys中的solidwork建立；所述內(nèi)流道結(jié)構(gòu)通過solidwork中的fill模塊進行提取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述內(nèi)流道結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分時還需選擇網(wǎng)格尺寸，削減網(wǎng)格數(shù)量；所述劃分后網(wǎng)格的質(zhì)量通過fluent軟件進行檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述湍流能量模型和流態(tài)模型分別選擇vof雙相流模型和rng?k-ε模型，流體屬性設(shè)置液相為液態(tài)水，氣相為空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述模型的邊界條件設(shè)置過程為：上游管道入口面為速度入口，設(shè)置水相和氣相比例為0～1，檢查井井蓋開口面為速度入口，設(shè)置水相和氣相比例為0～1，下游管道出口面為自由出流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fluent的雨水檢查井流場分析優(yōu)化模型，其特征在于：所述初始化設(shè)置的過程為：采用region?regis...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賀維鵬，陳瀛升，葉香，張欽，張鵬，
申請(專利權(quán))人：湖南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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