目前，國內(nèi)包括不銹鋼打包便器在內(nèi)的大多數(shù)衛(wèi)生陶瓷潔具新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)仍以手工為主，開發(fā)周期長、成本高。為此提出衛(wèi)生潔具快速制造集成技術(shù)方案，將產(chǎn)品設(shè)計、沖水過程數(shù)值模擬以及快速制模有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用于衛(wèi)生潔具的新產(chǎn)品開發(fā)研制，以實現(xiàn)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的信息化改造。本文針對沖落式坐便器沖水過程的數(shù)值模擬進(jìn)行系統(tǒng)研究。在商品化軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行自主創(chuàng)新，初步實現(xiàn)了沖水過程的數(shù)值模擬。
坐便器是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的衛(wèi)生潔具，沖水效果則是其最主要的使用性能。坐便器沖水性能的好壞與其結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否密切相關(guān)。針對其功能，本文將坐便器的沖水過程分解為兩方面進(jìn)行研究，其一是對水包內(nèi)壁的沖刷過程，另外則是在水流沖力作用下的排污過程。
不銹鋼打包蹲便器的沖水過程是一種復(fù)雜流道多相不穩(wěn)定的流動，物理過程十分復(fù)雜。本文以某型沖落式坐便器為研究對象，分析了沖水過程，提出了一套數(shù)值模擬研究方案，借助計算流體力學(xué)((cFD)方法研究沖落式坐便器中復(fù)雜流道的流體流動過程。經(jīng)過比較，選用了合適的商品化軟件，并確立了其數(shù)值模擬方法，針對具體模型提出了相應(yīng)的網(wǎng)格劃分方案，進(jìn)行了大量的實例計算和分析。
水沖坐便按沖水方式可以分為沖落式、沖落虹吸式、噴射虹吸式、漩渦虹吸式等四個類型：
(1)沖落式：坐便器上口環(huán)繞著一圈開有很多小孔的沖水槽。沖洗開始時，水進(jìn)入沖洗槽，經(jīng)小孔沿盆腔內(nèi)表面沖下，借助沖洗水的沖力直接將污物排出。主要特點是沖水管路簡單，路徑短，而且管徑粗，一般直徑在90~1OOmm。在沖水和排污過程中只形成正壓，沒有負(fù)壓，沖力也較大，容易沖下較大的臟物，但沖水聲音很大，水封面積較小，容易產(chǎn)生異味、污垢現(xiàn)象。
(2)沖落虹吸式：坐便器的積水面積和水封高度均較大，在沖水槽進(jìn)水口處有一個沖水缺口，部分水從中沖射出來，沖洗時便器內(nèi)存水彎被充滿后形成虹吸作用，把污物排出，它是利用給水時的水位差產(chǎn)生的虹吸作用排污。虹吸式坐便器構(gòu)造相對復(fù)雜些，排污管道管徑較小約50~60mm，它主要靠排污管中形成的負(fù)壓作用將存水彎中的污物排出，用水量大，但不如直沖式?jīng)_洗干凈迅速，并且容易在污水漫過的地方留下污跡。
(3)噴射虹吸式：水除了從盆腔邊沿孔口流出外，另一部分由正對存水彎處噴射口噴射，使存水彎迅速充滿并排水。噴射虹吸式坐便器是結(jié)合水的吸力和沖力設(shè)計的。以往沖落虹吸式坐便器只靠吸力排污，在沖污的開始是以大量的水漫過污物，然后再將污水吸入達(dá)到排污效果的，這樣一來，污水漫過的地方都會留下污跡，時間一長就會結(jié)垢。而噴射式虹吸在虹吸排污的同時，利用沖力將漫溢的污物沖走，可以防止污跡的累積結(jié)垢。其虹吸和排污能力強(qiáng)，不易附著污物和散發(fā)臭氣，沖洗水量較少，沖洗噪聲較低，且沖洗性能較好。在減低氣味、防濺方面有良好的效果。
(4)漩渦虹吸式：上沿水圈出水量少，而在主水道沖水出口處，以弧形水流沿切線沖出，形成強(qiáng)大的旋渦，借助旋渦向下作用，將漂浮的污物帶入水管入口處，在入口底部反作用力的影響下，很快進(jìn)入排水管道。其沖洗水頭低，噪聲很小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，價格較貴。
噴射虹吸式坐便器以沖洗水量較少，沖洗噪聲較低，且沖洗性能較好，價格中檔，在市場上所占份額最大，并且本實驗室對于噴射虹吸式坐便器有更豐富的研究經(jīng)驗[X20-24}，所以本研究擬選擇噴射虹吸式坐便器作為研究對象。 
目前國內(nèi)包括坐便器在內(nèi)的大多數(shù)衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)一直以手工制作為主，工作量大，周期長，耗費大量的時間和資金；并且產(chǎn)品樣式比較單一，常以仿制為主，自主創(chuàng)新的開發(fā)還很少：產(chǎn)品的質(zhì)量沒有保證，完全依賴于設(shè)計人員的經(jīng)驗技巧。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展以及市場競爭的加劇，傳統(tǒng)的研制方法將難于適應(yīng)市場發(fā)展的需求，有必要采取信息化技術(shù)對傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)流程進(jìn)行改造。據(jù)此提出了衛(wèi)生潔具快速制造集成技術(shù)方案，不銹鋼水沖坐便采用計算機(jī)輔助技術(shù)，將產(chǎn)品設(shè)計、沖水過程數(shù)值模擬以及快速制模技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，改變目前復(fù)雜陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)的落后狀態(tài)。
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