基于数值模拟的分散式压力污水管网系统的优化设计与风险预测研究

发布时间：2023-04-28 01:53

　　污水管网系统是城市重要的基础设施之一,关系到城市卫生健康和未来的发展。随着城市的快速发展,污水水量增加,水质变化复杂。传统排水系统是以重力流为主,而对压力流排水系统研究比较少。室外排水设计规范中规定污水系统的设计以重力流为主,在受到地形限制或者采用重力流不经济时可采用压力流排水体制。压力污水系统具有管径小、埋深浅、扩建弹性大、容易发现漏损等优点近年来在工业园区的改扩建污水系统中应用越来越多。但对压力污水系统的研究大多停留在工程设计和施工经验的浅层面,缺少对压力污水系统风险预测和优化设计方面的深层研究。本文以杭州某工业园区压力污水系统为背景,利用Flowmaster和Fluent对压力污水系统的水力特性模拟分析,并进行整体和局部的水锤风险和淤积风险的预测,提出降低风险的优化措施,主要结论如下:(1)借鉴压力给水系统,提出适用于压力污水系统的水力计算方法,通过Flowmater对计算方法进行模拟验证和修正,适用于压力污水系统的海澄—威廉公式的沿程水头损失的修正值为1.13;(2)管径过大或者过小都会增加风险。管径过小时的节点压力比设计管径的节点压力大1.3bar(1bar=0.1Mpa),...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 压力污水管网优化设计研究现状
        1.2.2 压力污水管网工程建设现状
        1.2.3 压力污水管道的水质变化研究现状
        1.2.4 压力污水管道的风险预测研究现状
    1.3 本论文研究的内容和技术路线
        1.3.1 本论文研究内容
        1.3.2 论文技术路线
    1.4 文章创新点
第2章 Flowmaster和 Fluent基本理论
    2.1 压力污水管道水力分析
        2.1.1 压力污水管道中的流态
        2.1.2 压力污水管道遵循的定理
        2.1.3 压力污水管道瞬变流特征线解法
        2.1.4 压力污水管道水力模型
    2.2 Flowmaster基础理论和应用
        2.2.1 软件简介和应用现状
        2.2.2 Flowmaster计算理论
        2.2.3 组件分析
    2.3 Fluent仿真原理
        2.3.1 CFD模拟软件概述
        2.3.2 控制方程
        2.3.3 Fluent求解过程
    2.4 本章小结
第3章 压力污水管道的系统风险预测
    3.1 计算方法选取
        3.1.1 概况
        3.1.2 水力计算
        3.1.3 污水集水池
    3.2 模拟验证
    3.3 风险预测
        3.3.1 不同管径下的系统风险预测
        3.3.2 不同工况的风险预测
    3.4 远期规划
    3.5 系统优化设计
        3.5.1 增设空气阀
        3.5.2 其它措施
    3.6 本章小结
第4章 压力污水管道的局部风险预测
    4.1 模型的建立
        4.1.1 几何建模
        4.1.2 网格划分
        4.1.3 边界条件设置
    4.2 求解器设置
        4.2.1 选取计算模型
        4.2.2 操作环境
        4.2.3 求解方法控制
    4.3 管道三通局部风险预测
        4.3.1 淤积风险分析
        4.3.2 水锤风险分析
    4.4 三通优化设计
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3803499