使用節水型坐便器解決水資源缺乏途徑

我國是水資源短缺的   ，人均水資源僅占世界平均水平的四分之一。隨著人口增長、生活水平和城市化率的提高，人們對生活用水量急劇增加。其中，衛生潔具用水占生活用水的40%，因此，、推廣和使用節水型坐便器是解決水資源缺乏的一種   途徑。

目前，我國尚未像發達   一樣強制執行6升標準(zhun)的(de)坐便(bian)器沖(chong)水量，主要原因(yin)是我國陶瓷行業包(bao)括坐便(bian)器在內的(de)大多數衛生潔具(ju)產品的(de)、設計和(he)生產過程，基本上還是采用傳(chuan)統(tong)的(de)手(shou)(shou)工制作(zuo)模式(shi)，新產品的(de)   依(yi)賴(lai)于(yu)制作(zuo)人員的(de)手(shou)(shou)工技巧和(he)經驗，難以出、節水型的(de)坐便(bian)器。

隨著計(ji)算(suan)機和計(ji)算(suan)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)，蓬勃發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)計(ji)算(suan)流體(ti)動(dong)力(li)學(xue)(CFD)為(wei)   坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)沖(chong)水過程、節水型坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)產(chan)品(pin)開辟了新的(de)(de)(de)途(tu)徑。應用計(ji)算(suan)流體(ti)動(dong)力(li)學(xue)，可以方便(bian)(bian)、直觀地了解坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)沖(chong)水過程中的(de)(de)(de)流場(速度場、壓力(li)場等(deng))的(de)(de)(de)分布情況，分析不(bu)同產(chan)品(pin)結構(gou)、不(bu)同沖(chong)水量對坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)沖(chong)刷(shua)和排污性能的(de)(de)(de)影響，為(wei)和設計(ji)、節水型坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)產(chan)品(pin)提(ti)供(gong)依據，縮短(duan)產(chan)品(pin)周期，降低成(cheng)本。因此，坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)沖(chong)水過程數值模擬是(shi)改(gai)變坐(zuo)(zuo)便(bian)(bian)器(qi)(qi)產(chan)品(pin)落后現狀的(de)(de)(de)關(guan)鍵，越(yue)來越(yue)   人(ren)們的(de)(de)(de)重(zhong)視。

按(an)照排污(wu)方(fang)式(shi)(shi)不(bu)同，坐便(bian)(bian)器(qi)(qi)一般分為沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)落(luo)式(shi)(shi)和(he)虹吸式(shi)(shi)兩種(zhong)。沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)落(luo)式(shi)(shi)是由水(shui)向下的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)擊力(li)將污(wu)物(wu)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)出便(bian)(bian)器(qi)(qi)，而(er)虹吸式(shi)(shi)是水(shui)在(zai)便(bian)(bian)器(qi)(qi)中(zhong)形(xing)成虹吸，靠虹吸產生的(de)(de)抽(chou)力(li)將污(wu)物(wu)排出便(bian)(bian)器(qi)(qi)。本文以沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)落(luo)式(shi)(shi)坐便(bian)(bian)器(qi)(qi)為   對(dui)象，建(jian)立采用CFD軟件進行沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)落(luo)式(shi)(shi)坐便(bian)(bian)器(qi)(qi)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)水(shui)過程數(shu)值(zhi)模擬的(de)(de)方(fang)法(fa)。同時，結(jie)合(he)實(shi)驗(yan)測(ce)量，   沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)落(luo)式(shi)(shi)坐便(bian)(bian)器(qi)(qi)的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)水(shui)過程，并對(dui)試驗(yan)測(ce)量結(jie)果與數(shu)值(zhi)計算結(jie)果進行對(dui)比分析，以驗(yan)證數(shu)值(zhi)模擬與實(shi)際的(de)(de)吻合(he)程度。主要   內容包括：

(1)通過(guo)分析沖落式坐便(bian)器沖水(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)特點(dian)，確定其物理模型(xing)為(wei)(wei)帶自由表面的(de)(de)(de)三(san)維非穩態(tai)多(duo)相(xiang)(xiang)藕合流(liu)(liu)(liu)，其中多(duo)相(xiang)(xiang)包括空氣相(xiang)(xiang)、水(shui)相(xiang)(xiang)和固(gu)(gu)體污(wu)物相(xiang)(xiang)，考(kao)慮到流(liu)(liu)(liu)固(gu)(gu)藕合問(wen)題的(de)(de)(de)復(fu)雜性，本(ben)文提出了用不同粘度(du)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體等效(xiao)代(dai)替固(gu)(gu)體污(wu)物，從而將坐便(bian)器沖水(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)多(duo)相(xiang)(xiang)藕合流(liu)(liu)(liu)動問(wen)題簡化為(wei)(wei)氣一液多(duo)相(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)問(wen)題。

(2)采用商用CFD軟件FLUENT中的多相(xiang)流(liu)模型—VOF，建立(li)了(le)數值(zhi)模擬沖(chong)落(luo)(luo)式(shi)坐便器帶(dai)自由表面(mian)的氣一(yi)(yi)(yi)液多相(xiang)流(liu)的方法。   先，數值(zhi)模擬了(le)沖(chong)落(luo)(luo)式(shi)坐便器清水(shui)流(liu)動(dong)過(guo)程，即(ji)水(shui)箱(xiang)水(shui)和水(shui)封(feng)水(shui)都是清水(shui)時的流(liu)動(dong)，該(gai)流(liu)動(dong)屬于氣一(yi)(yi)(yi)液兩相(xiang)流(liu)問題(ti)。考察了(le)動(dong)壓場(chang)、速度場(chang)、水(shui)包(bao)壁面(mian)流(liu)場(chang)沖(chong)刷范(fan)圍(wei)以及水(shui)箱(xiang)沖(chong)水(shui)量等(deng)對(dui)沖(chong)落(luo)(luo)式(shi)坐便器沖(chong)刷和排(pai)污性能的影響(xiang)；然后，在氣一(yi)(yi)(yi)液兩相(xiang)流(liu)的基礎上，通(tong)過(guo)改變(bian)水(shui)封(feng)水(shui)的粘度，數值(zhi)模擬了(le)清水(shui)沖(chong)等(deng)效(xiao)污物的流(liu)動(dong)過(guo)程，該(gai)流(liu)動(dong)屬于氣一(yi)(yi)(yi)液一(yi)(yi)(yi)液三(san)相(xiang)流(liu)問題(ti)。分析了(le)不(bu)同等(deng)效(xiao)污物粘度對(dui)沖(chong)落(luo)(luo)式(shi)坐便器排(pai)污性能的影響(xiang)。

(3)根據靶(ba)式流量計的(de)工作(zuo)原理，自行設計了用于測量水(shui)包壁(bi)面流速(su)的(de)應變片靶(ba)式流速(su)計，對坐(zuo)便器水(shui)包流速(su)進(jin)行測量，并將靶(ba)式流速(su)計測量的(de)速(su)度(du)曲線(xian)與數值模擬(ni)   的(de)速(su)度(du)曲線(xian)進(jin)行對比，驗證(zheng)了清水(shui)流動數值模擬(ni)的(de)準確性(xing)。

(4)利用酸堿中和(he)滴定(ding)法，測量(liang)(liang)溶解于水封(feng)水和(he)等(deng)效(xiao)污(wu)(wu)物中堿的(de)濃度(du)，以計算沖水后(hou)水封(feng)水和(he)等(deng)效(xiao)污(wu)(wu)物的(de)殘余量(liang)(liang)， ;  了(le)不同(tong)沖水量(liang)(liang)、不同(tong)等(deng)效(xiao)污(wu)(wu)物粘度(du)對沖落(luo)式坐便器排污(wu)(wu)性(xing)能的(de)影響，并(bing)與數值計算結果進行(xing)了(le)對比分析(xi)。