[發明專利]便器沖水排污效果的模擬方法

無效

• 申請號: 200610122692.2
• 申請日: 2006-10-13
• 公開（公告）號: CN101078672A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 孫友松;章爭榮;潘曉濤;肖小亭;劉易凡;劉明俊;胡建國;李軍;朱錚濤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00;G01M10/00;E03D1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域：

本發明是一種便器沖水排污效果的模擬方法，特別是一種便器沖水排污效果的液-固替代數值模擬方法，屬于流體動力數值模擬創新技術。

背景技術：

便器是現代家居不可缺少的衛生潔具設備，是結構最為復雜的衛生陶瓷產品，沖水性能是其最主要的使用性能。沖水性能主要包含三個方面：(1)排出污物的排污能力；(2)便器表面粘附污物沖刷自潔能力；(3)沖水后，便器中存留一定量潔凈水，隔離室內空氣與下水管道異味的隔離能力。其中，排污能力最為重要。若在產品設計階段就能實現模擬沖水過程的數值模擬，預測沖水效果，可以大大提高產品質量，縮短新產品開發周期。而由于便器必需具有特殊的復雜結構，才能實現排污及保證沖水性能。以坐便器為例，它有可存定量水的水箱1、復雜的坐圈流道2、開敞的水包3、彎曲的排污管道4，如圖1所示。坐便器沖水過程極為復雜，水在水箱和坐圈流道中流動是純流體的類似管道流動；在水包中則是水的半自由流動，水流速度較高，產生對水包壁面的沖刷，還可能伴有湍流和沖擊現象，最終與污物固體混合；在排污管中則是流體與污物固體混合的管道流動，伴有虹吸現象產生。因此，沖水過程包含自由表面與彎曲管道復合的復雜邊界條件，源頭壓力隨時間變化，存在液、固多相耦合，流態多樣，是一種復雜流道非穩態多相流動過程，要進行準確的數值模擬十分困難，而最大的難點在于液固耦合的分析計算。

發明內容：

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種通過替代模型的計算即可預知實際模型的便器沖水排污效果的模擬方法。本發明為便器沖水排污效果模擬的簡化計算方法，該方法可以避免液固耦合的復雜計算。

本發明便器沖水排污效果的模擬方法，包括有如下步驟：

1)建立沖水的氣體-液體-污物替代流體的模型，在不同結構的便器以不同的沖水量進行數值模擬計算，改變污物替代流體的粘度、密度，可獲得不同條件下的污物替代流體的殘余量；

2)配制相應粘度、密度的污物替代流體，在相應的條件下進行實際沖水實驗，測得各種條件下的污物替代流體的殘余量，取實驗結果與模擬計算最為吻合的密度和粘度作為污物替代流體的密度和粘度；

3)按陶瓷國家標準在不同結構和不同沖水量條件下進行小球沖水實驗，測得不同條件下殘余球的個數N，由此獲得數值模擬殘余量n(％)和實際沖水殘余球個數N間的關系，即N＝F(n)。

上述沖水過程數值模擬計算的模型“氣體-液體-污物替代流體”中的液體為清水，污物替代流體為為具有一定密度和粘度的液體。

上述污物替代流體的密度和粘度的確定方法是：配制相應粘度、密度的污物替代液體，在相應的條件下進行實際沖水實驗，測得各種條件下的污物替代液體的殘余量，取實驗結果與模擬計算最為吻合的密度和粘度作為污物替代液體的密度和粘度。

上述最終模擬結果的獲得是：按陶瓷國家標準在不同結構和不同沖水量條件下進行小球沖水實驗，測得不同條件下殘余球的個數N，由此獲得數值模擬殘余量n(％)和實際沖水殘余球個數N間的關系，即N＝F(n)。

本發明由于采用通過建立沖水的氣體-清水-污物替代液體的替代模型來替代氣體-液體-固體模型進行模擬計算，再通過實驗建立替代模型和實際模型的關系，從而即可預知實際模型的沖水效果。因此，本發明簡單方便，使用效果好，是一種方便實用的便器沖水排污效果的模擬方法。

附圖說明：

圖1為坐便器的結構示意圖；

具體實施方式：

實施例：

本發明便器沖水排污效果的模擬方法，包括有如下步驟：

1)建立沖水的氣體-液體-污物替代流體的模型，在不同結構的便器以不同的沖水量進行數值模擬計算，改變污物替代流體的粘度、密度，可獲得不同條件下的污物替代流體的殘余量；

2)配制相應粘度、密度的污物替代流體，在相應的條件下進行實際沖水實驗，測得各種條件下的污物替代流體的殘余量，取實驗結果與模擬計算最為吻合的密度和粘度作為污物替代流體的密度和粘度；

3)按陶瓷國家標準在不同結構和不同沖水量條件下進行小球沖水實驗，測得不同條件下殘余球的個數N，由此獲得數值模擬殘余量n(％)和實際沖水殘余球個數N間的關系，即N＝F(n)。本實施例中，衛生陶瓷國家標準為GB/T6952-1999。

本實施例中，上述沖水過程數值模擬計算的模型“氣體-液體-污物替代流體”中的液體為清水，污物替代流體為具有一定密度和粘度的液體。