Flow-3D仿真案例--混合下水道溢流水力学

来源：simulations-flow3d

关于作者：Jon Wendelbo是FLOW-3D 的制造者——Flow Science公司的高级CFD工程师，最近，他开了一个工作博客。第一个帖子发表于2014年2月，迄今为止发表了四篇文章，本文是他博客中的第一篇。

今天的帖子是关于一个针对市政应用的仿真系统。我常常利用工作上的电话咨询来写博客上的这些帖子，这周，一家市政的设计咨询公司打来电话，询问我们如何处理混合下水道溢流问题（注意这个回答是相当好的！）。这个问题具有代表性的两个方面，一是理解在瞬时状态和稳定状态检测的连续水力学，另一个是对流体中微粒的动力学特征描述。既然这样，我们的兴趣就纯粹在于理解在自由流体和充分施压的情况下，各种上层带水的海拔高度和压力的水力学。

这里的“地势走向”是指我们有一个污水截流管在自由表面或施压状态下输送流体。一个丁字路口使得一些流体能够通往监管库，然后监管库利用垂直的倾泻轴将一些流体排放进入一个单独的管道。

背后设有监管库的污水截流管的几何结构。水流从左侧流入，所有墙体均无显示。

为了清晰阐明这个几何结构，我制作了一个旋转的动画使我们能够看到流入量，监管库和倾斜轴。在倾斜轴位置，一些流体从不同的角度排出进入一个暗渠：

视频1：混合下水道溢流几何结构

我设置了两个场景。在第一个场景中，我们从排污主管中一个停滞的液体低水位开始，然后根据时间不断调整流入液体的界面条件来模拟水位的上升。最初这仅仅增加了污水截留管内的流量和流体高度。在设定高度下，水开始溢流进入这个结构的监管库部分，之后流体便排出进入暗渠。

视频2：混合下水道溢流水力学结构1

下面这个动画展示了额外的一些细节：

视频3：混合下水道溢流水力学结构2

在第二个场景中，一旦流体充满整个污水截流管的空间，我们便重启模拟系统，然后继续增加压力至上游压力：然后污水截流管便在施压状态下工作了。这里可以观察到一个十分有趣的现象，截流管内在充分施压，受约束流状态下工作，由于滑动阀门的限幅效应，监管库持续在自由表面状态下工作。

视频4：混合下水道溢流水力学结构3

最后，尽管没有被问到，却也是一个值得注意的地方，在分析中能够包括微粒径迹。FLOW-3D能够分配不同尺寸和密度的微粒来源然后充分结合他们的运动和流体水力学。我们能够利用微粒作为过程的追踪，但是更多动态的复杂的运动同样可以简单实施。

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