【摘要】：隨著城市建設的快速發(fā)展,大空間、大容量、大跨度的建筑數量持續(xù)增加,傳統(tǒng)的重力排水由于排水量較小、排水管道較多、懸吊管需要設置坡度等原因,已不能完全滿足現代大型建筑屋面排水的需求,許多工程開始采用排水性能更加優(yōu)良的虹吸雨水排水系統(tǒng),但現有虹吸排水系統(tǒng)的設計校核方法是基于滿管流狀態(tài)進行的,對于虹吸的啟動和形成過程了解還不夠深入。而且現有系統(tǒng)中懸吊管長度均是依據屋面結構進行設計,沒有考慮到對虹吸排水性能的影響,規(guī)范中也沒有針對懸吊管長度的相關限制。本文主要針對虹吸形成過程的系統(tǒng)參數動態(tài)變化規(guī)律以及管道系統(tǒng)中懸吊管長度的校核方法進行研究。論文首先對虹吸排水系統(tǒng)進行理論分析,總結虹吸排水系統(tǒng)的形成條件和判斷標準,提出虹吸排水的性能指標;搭建單斗虹吸排水系統(tǒng)實驗臺,采用間接測量法研究不同補水量條件下系統(tǒng)參數的動態(tài)變化規(guī)律,根據補水量(大流量工況:Q80%,中流量工況:55%Q80%,小流量工況:30%Q55%)把流態(tài)及管道參數變化分為三個類型,并應用文獻測試數據進行驗證。其次,采用STAR-CCM+軟件,VOF方法建立虹吸排水系統(tǒng)數值計算模型,對大流量工況下的虹吸形成過程進行模擬,通過對管內流態(tài)變化過程、系統(tǒng)參數曲線變化趨勢、虹吸啟動時間、最大排水量與實驗結果的對比,證明了數值計算方法的準確性和可行性;同時,選取管道結構參數對虹吸啟動時間進行了影響因素敏感性分析,結果表明:懸吊管長度、立管直徑、懸吊管管徑、尾管長度4個因素對虹吸啟動時間影響較大,提出了應用上游管道體積來簡化計算虹吸啟動時間的思路。最后,針對現有虹吸排水系統(tǒng)懸吊管較長的問題,提出了懸吊管長度校核方法。該方法基于伯努利方程、連續(xù)性方程等理論計算方法以及數值計算結果修正得到懸吊管長度與最大排水量(Q-L2)、懸吊管長度與虹吸啟動時間(T1-L2)的簡化計算模型,把這兩個結論作為懸吊管長度的限制條件,再根據當地的氣象條件、屋面結構、天溝尺寸等參數進一步綜合得到懸吊管的最大長度L2,為工程設計提供參考。
[Abstract]:With the rapid development of urban construction, the number of large space, large capacity and large span buildings continues to increase. Many projects have started to adopt siphon Rain Water drainage system with better drainage performance, but the design and checking method of existing siphon drainage system is based on the condition of full pipe flow. The process of siphon initiation and formation is not well understood. The length of suspension pipe in the existing system is designed according to the roof structure without considering the influence on the siphon drainage performance and there is no restriction on the length of the suspension pipe in the code. In this paper, the dynamic variation of system parameters in siphon forming process and the method of checking the length of suspended pipe in pipeline system are studied. Firstly, the paper analyzes the siphon drainage system theoretically, summarizes the forming conditions and judgment criteria of the siphon drainage system, puts forward the performance index of siphon drainage system, builds a single bucket siphon drainage system experimental platform, The dynamic variation of system parameters under different recharge conditions is studied by indirect measurement method. According to the quantity of water supply (large flow condition: Q 80, middle flow condition: 55 Q 80, small flow condition: 30 Q 55%), the variation of flow state and pipeline parameters is divided into three types. And use the literature test data to verify. Secondly, a numerical model of siphon drainage system is established by using STAR-CCM software. The siphon forming process is simulated under the condition of large flow rate. The variation process of flow state in pipe, the change trend of system parameter curve, and the siphon start-up time are analyzed. The comparison between the maximum displacement and the experimental results proves the accuracy and feasibility of the numerical method, and the sensitivity analysis of the influence factors on the siphon start-up time by selecting the structural parameters of the pipe shows that: the length of the suspended pipe, Four factors, such as riser diameter, suspended pipe diameter and tail tube length, have great influence on the siphon start-up time. This paper puts forward a way to simplify the calculation of siphon start-up time by using upstream pipe volume. Finally, aiming at the problem of long suspension pipe in existing siphon drainage system, a method for checking the length of suspension pipe is put forward. Based on Bernoulli equation, continuity equation and numerical results, the simplified calculation models of suspension pipe length and maximum displacement (Q-L2), suspension pipe length and siphon start-up time (T1-L2) are obtained. These two conclusions are taken as the limiting conditions of the length of the suspended pipe, and the maximum length of the suspended pipe L _ 2 is further synthesized according to the local meteorological conditions, roof structure and gutter size, which provides a reference for the engineering design.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU823

【參考文獻】

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本文編號：2146468