应用Fluent软件进行堰式溢流井的三维模拟计算

摘要

本文围绕合流排水系统雨水溢流井的三维数值模拟方法和应用技术进行研究,并进行了溢流井稳态运行工况水力水质模拟计算.本文利用通用CFD软件Fluent,对溢流井模拟方法进行了研究,主要内容包括:1、进行溢流井三维水动力学模型原理的研究,建立校核溢流井设计方案的模拟计算方法.2、选取最常用的溢流堰式雨水溢流井作为计算模型,针对合流管道设计流量和截流管道设计流量两种设计工况,分别模拟正堰(transverse weir)、侧堰(side weir)和斜堰(oblique weir)溢流井的三维流场分布,并分析设计参数对模拟结果的影响.3、基于水力模拟的结果,使用混合模型和欧拉模型进行悬浮颗粒污染物随水流运动的固液两相流模拟,并进行了比较和分析.4、采用可视化技术表达三维模拟计算结果,直观显示三维流场的各种内部信息.本研究涉及三维水动力学模型、数值计算、网格生成技术、紊流模型、多相模型等方面内容,为开展溢流井三维水动力学模型的研究与应用进行了有益的探索.

目录

文摘

英文文摘

学位论文版权使用授权书

同济大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1课题背景和研究意义

1.1.1污水截流系统的工程意义

1.1.2截流式合流制排水管网系统的运行特点

1.1.3本课题的研究意义

1.2溢流井的设计方法

1.2.1溢流井的型式

1.2.2设计要求

1.2.3目前的设计方法

1.2.4国内外对溢流井的研究现状

1.3排水设施的研究方法

1.4国内外计算流体动力学(CFD)应用概况及发展

1.4.1 CFD的发展历史与特点

1.4.2 CFD软件介绍

1.4.3 CFD技术在国内的研究现状

1.4.4 CFD在给水排水工程领域中的应用

1.4.5 CFD软件的计算机运行环境需求

1.5本文的主要研究内容

第2章排水溢流井数值模拟理论和方法

2.1溢流井数学模型基本理论

2.1.1 k-ε紊流模型

2.1.2多相模型

2.1.3初始条件说明

2.1.4边界条件说明

2.1.5数值计算—有限体积法

2.2软件选用-GAMBI T和Fl uent

2.2.1网格生成技术与GAMBIT软件

2.2.2 Fluent软件结构

2.2.3 Fluent应用条件与方法

2.3溢流井模拟技术

2.3.1 CFD模拟的一般步骤

2.3.2 Fluent模拟溢流井程序

2.3.3求解算法

2.3.4求解的收敛过程和可视化

2.4本课题模拟方法小结

第3章溢流堰式溢流井模型的水力模拟

3.1最大入流量工况模拟

3.1.1正堰溢流井最大入流量工况

3.1.2侧堰溢流井最大入流量工况

3.1.3斜堰溢流井最大入流量工况

小结

3.2最大截流流量工况模拟

3.2.1正堰溢流井最大截流流量工况

3.2.2侧堰溢流井最大截流流量工况

小结

第4章溢流堰式溢流井模型的水质模拟

4.1正堰溢流井模型水质模拟

4.1.1混合模型模拟

4.1.2欧拉模型模拟

小结

4.2侧堰溢流井模型水质模拟

4.2.1混合模型模拟

4.2.2欧拉模型模拟

小结

4.3斜堰溢流井模型水质模拟

4.3.1混合模型模拟

4.3.2欧拉模型模拟

小结

4.4三种溢流井模型水质模拟比较

小结

第5章结论与建议

5.1结论

5.2建议

致谢

参考文献