高层建筑排水系统模拟仿真分析

摘要

随着我国经济的快速增长，建筑行业也迅猛发展，但建筑排水系统的研究却跟不上时代的步伐。早期我国的排水系统参数主要参考国外，近年来我国开始新建了一批测试塔进行排水测试，但仍旧不能满足大部分高层建筑的需求，而排水系统内部流动跟测试实验都很复杂，因此需要我们去探索一种新的、简单的方法来研究建筑排水系统内部流态变化。本文就是尝试用计算流体力学软件模拟高层建筑排水系统工况来代替试验测试。
　　通过对不同的计算流体力学软件进行比较发现FLUENT能够很好地运用于建筑排水系统的模拟计算。本文的主要研究方法是对具体的排水系统进行建模，然后利用FLUENT对其进行模拟计算，再将模拟结果与试验结果对比分析得出结论。研究步骤是：首先，在不同的排水负荷、通气立管每层及隔层连接的情况下，对12层建筑的双立管排水系统内气压及流态变化情况进行数值模拟，将模拟结果与试验及理论对比分析得出结论；其次，对12层的单立管系统10～12层同时排水的情况下进行模拟；最后，将上述单立管加上消能装置后进行模拟，对比其消能装置设置前后系统内的水流状态。
　　结果表明：
　　1.对双立管排水系统，模拟得出的气压波动变化趋势与试验结果一致，而对模拟中管道内流场、速度矢量图及速度云图进行分析，结果符合排水管道内流态理论分析，因此模拟结果跟实际工况是相符的。
　　2.对单立管排水系统的模拟所得结论跟双立管系统模拟一样，模拟仿真得出的系统内气压波动及流态都符合实际工况。
　　3.在本次模拟中发现，消能装置的安装对建筑排水系统立管内水流能量的改变并不明显，水流在经过消能装置之后最终仍以终限速度流动。

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1 绪论

1.1 课题的提出和研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文研究内容及方法

2 模拟仿真软件理论基础

2.1 模拟仿真软件概述

2.2 流体基本控制方程

2.3 湍流模型

2.4 壁面函数法

2.5 初始条件和边界条件

2.6 流场数值计算方法分析

2.7 计算模型

2.8 离散格式

2.9 本章小结

3 高层建筑双立管排水系统模拟

3.1 理论基础及试验条件

3.2 计算模型及计算条件

3.3 二维模拟结果与分析

3.4 结论分析

3.5 本章小结

4 带消能装置排水系统模拟

4.1 计算模型及计算条件

4.2 模拟结果

4.3 结论与分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢