基于FLUENT的建筑排水系统模拟仿真分析.pdf
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1、2014.12科技论坛 106 基于 FLUENT 的建筑排水系统模拟仿真分析 袁超群 (台州学院, 浙江台州,318000) 摘要 : 我国早期并没有一套独立、 完善的建筑排水系统, 最早的建筑排水系统是以苏联的设计理念和数据资料作为参照物, 但 是由于我国和国外的地形、 地貌、 建筑管材以及测绘方法和经度纬度的不同, 便导致苏联的建筑测试数据不能良好的运用到国 内, 因此我国建筑必须寻找一条真正适合我国建筑排水系统的理论发展道路。 近些年来, 我国的高层建筑大批崛起, 因此, 高层 建筑室内的排水系统便是值得我们深入探究和总结的一个课题。 关键词 : FLUENT ; 高层建筑 ; 排水系
2、统 ; 模拟 ; 仿真 ; 分析与研究 Simulation analysis of building drainage system based on FLUENT Yuan Chaoqun (Taizhou University, Taizhou City,Zhejiang Province,318000) Abstract : The building water supply and drainage system of our early and not a set of independent, complete,building drainage system is one of
3、 the earliest of the Soviet design concepts and data as a reference,but because of our country and foreign topography,construction materials and the mapping method and latitude longitude difference,will lead to the use of building test data the Soviet Union is not good to China,therefore our constru
4、ction must find a really suitable for drainage in China building system theory development.In recent years,Chinas high-rise building large rise,therefore,the drainage system of high-rise building is worthy of our in-depth study and summary of a subject. Keywords : FLUENT; high-rise building;drainage
5、 system;simulation;simulation;analysis and research 建筑排水系统内部存在一种非恒定且瞬时流的现象, 这种现 象已经不是现有的恒定流理论可以解释清楚的了, 建筑排水系统 内部的 “气”“水” 两相流的水力工况都体现出了建筑排水系统的 复杂性、 困难性和多变性, 这都为我们对建筑排水系统的理论研 究增加了很大的难度。 本文基于 FLUENT 的建筑排水系统模拟仿真分析是将传统的 建筑排水系统与计算机技术完美的结合在一起, 对建筑排水系统 内部的水利工况的分析采用计算流体的动力学技术来得到准确 的数值并且建立数值模型来进行模拟仿真分析。 采用计算流
6、体的 动力学技术进行模拟仿真分析是在理论基础上进行了实际试验, 计算机技术替代的繁琐复杂的人工操作是此系统完美契合点的 一个体现, 不仅在很大程度上节约了人力、 物力以及财力还避免 了一些不必要的人为因素对研究结果的影响。 我国在建筑排水行 业采用计算机数值模拟技术并没有国外那么成熟, 正处于一个逐 渐发展的阶段, 本文就针对这个目前没有发展成熟的领域进行了 详细的研究和论述。 1 FLUENT 的建筑排水系统的研究背景 最初的建筑排水系统是一个简单的卫生器具管线设计, 而 FLUENT 的建筑排水系统则是一个相对完善的专业体系。 随着我 国经济的飞速发展以及人民生活水平的逐步提高, 人们对生
7、活品 质、 生活质量的需求也有所提升, 对建筑设计理念上的要求不仅 仅是满足居住的需求, 而是逐步往空间高度上发展, 高层建筑的 逐步崛起不仅在很大程度上提高了空间利用率, 也成为了城市现 代化的最明显的标志物。 我国建筑的未来发展趋势已经逐步向高 层和超高层建筑迈步, 因此面对这种趋势我国必须完善建筑排水 系统体制, 来使我国的建筑排水行业得到很大的发展。 有关建筑 排水系统的设计人员在不断地努力下逐渐贡献着他们伟大的研 究成果, 对建筑排水系统构建了更人性化的设计, 同时面临着如 此繁琐复杂的建筑布局也达到了更高的要求。 如今, 我国的科研 人员开发研制了各种新型建筑排水材料以及特殊排水管
8、件, 为我 国建筑排水系统的建立提供了材料基础, 但是要想使这些产品得 2014.12科技论坛 107 到大幅度的推广就必须得到相关的实测数据和设计参数, 相比国 外来讲我国暂时没有相关的测试塔设备来对这些数据进行测量。 建筑排水作为建筑行业的一个重要分支, 任重而道远, 建筑排水 系统的好与坏直接关系到人们的居住水平, 也与人们生存的环境 卫生息息相关。 因此, 我国必须大力发展我们的建筑排水行业, 建 筑排水行业的发展也是为我们人类的居住环境做出了巨大的贡 献。 2 FLUENT 的建筑排水系统模拟仿真理论基础 FLUENT 软件是一款国际热门软件, 不仅具有丰富的物理模 型, 还具备了先
9、进的数值方法以及超级强大的前后处理功能, FLUENT 软件应用领域也十分广阔, 可以完美的契合到航空航天 领域、 汽车设计领域、 石油天然气领域以及涡轮机设计领域等等 众多方面, 总而言之, 只要是有关流体、 热传递以及和化学反应有 关的工业都可以良好的运用到 FLUENT 软件。 FLUENT 软件可以智能的通过数值计算以及图像显示技术 完美的将高层建筑的排水系统流畅的转化为二维模型, 另外, FLUENT 软件还能结合储存硬件中所有的排水工况来详细清除的 分析排水系统管道中各个数值的变化, 譬如压力波动变化曲线以 及水流速度的变化。FLUENT 软件还能根据排水系统管道中不同 部位气压的
10、波动情况来详细的捕捉到在排水过程中不同高度排 水横支管之间的细微影响波动, 建筑排水系统测试基准管内气压 波动为 400Pa ,FLUENT 软件就可以借此测试基准的前提下精 准测量排水立管中的排水流量。 根据 FLUENT 的建筑 排水系统模拟仿真理论数 据可以得出以下结论 : 第 一,FLUENT 的建筑排水 系统可以模拟坐便器恒流 量排水获得的流量数据, 并且与规范中数值达到了 一致, 高层建筑的排水系 统具有一个统一的特点就是排水立管比较长并且排水量也比较 大, 排水管内部也很容易就产生明显的气压波动 ; 第二, 当坐便 器变流量排水时模拟出立管排水能力略大于规范值时就意味着 排水系统
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