顶部封闭跌水窨井内流态的数值模拟研究

采用数值模拟方法,针对城市排水系统中顶部封闭条件下流量对跌水窨井内流态的影响进行了基于商业计算流体力学(CFD)软件ANSYS CFX的初步研究。数值模拟采用k-ε湍流模型,结合进水管管径D_i=100 mm、跌水高度H=1.5 m、跌水窨井管径D_s=150 mm的物理模型试验结果分析了流量分别为Q_w=4 L/s,9 L/s和15 L/s时的3个典型流态阶段的流态、流速以及压力分布,并利用流体体积函数(VOF)模型预测了受试验条件限制难以实现的超大流量Q_w=30 L/s和50 L/s对跌水窨井内流态的影响。结果表明,在顶部封闭条件下,随着流量的增加,跌水窨井内水流窒塞,水位上升,最终淹没进水管形成满管流,但在形成满管流后水位随流量增加上升不多。