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申请/专利权人：兰州理工大学

摘要：本发明提供一种用于计算直流式竖井结构内循环气流流通路径的方法，在顶端密封的竖井径向位置设置竖直隔板，所述竖直隔板的一端与竖井的顶端连接，从而将竖井分为湿管段和气管段，所述湿管段与进水管连接，所述气管段与通气管连接；分别计算某一来水量下，湿管内各段的气压分布，以及气管内的气压分布，并得到湿管段与气管段的气压交点，即气压临界值，所述气压临界值所在的位置即为临界位置，当隔板的一端放置于临界位置，或者置于临界位置与竖井顶端之间的任一位置时，竖井内的气流可以形成内循环气流。本发明的方法可以得到在形成内循环气流时，隔板的具体放置位置，从有效防止排污管道下游被加压，并为竖井的结构优化和设计提供理论指导。

主权项：1.一种用于计算直流式竖井结构内循环气流流通路径的方法，其特征在于，首先，建立以下模型：在顶端密封的竖井径向位置设置竖直隔板，所述竖直隔板的一端与竖井的顶端连接，从而将竖井分为湿管段和气管段，所述湿管段与进水管连接，所述气管段与通气管连接，并以水舌为基点，将所述水舌以下的湿管段依次分为水舌阻隔段、恒定段，以及线性增长段；分别计算某一来水量下，湿管内各段的气压分布，以及气管内的气压分布，并得到湿管段与气管段的气压交点，即气压临界值，所述气压临界值所在的位置即为临界位置，当隔板的一端放置于临界位置，或者置于临界位置与竖井顶端之间的任一位置时，竖井内的气流可以形成内循环气流；其中，根据建立的模型，具体计算步骤如下：S1、计算湿管中的气压分布1进气管处的气压 其中，Pa表示大气压，pa；P0表示水舌上方处的气压，pa；KI进气口处空气流入的损失系数；ρa标准大气压室温时的气体密度,kgm3；VaI为进气管中的气体平均流速，ms；2水舌阻隔段的气压，P0～P1 式中：表示无量纲的来水流量，Qw为来水量，m3s，Ds竖井湿管段的直径，m；P1表示水舌下方处的气压，pa；Va表示湿管中气体平均流速，ms；a，b均为与竖井结构相关的常数；3恒定段气压，P1～P3P1＝P34式中：P1表示水舌下方处的气压，pa；P3表示射流分解高度处的气压，pa；4线性增长段气压，P3～P8其中，P3表示射流分解高度处的气压，pa；P8表示出流管处的气压，pa；线性增长段气压变化梯度为： 式中：Cd取0.4表示水滴下落时的拖拽系数；d＝2表示水滴的直径，mm；V＝6表示水滴下落的平均速度，ms；ρa标准大气压室温时的气体密度,kgm3；Va表示湿管中气体平均流速，ms，为进气管中的气体平均流速，ms，Ds竖井湿管段的直径，m；DI表示进气管的直径，m；S2、计算气管中的气压分布1确定气管中平均气体速度 式中：表示气管中气体的平均速度，ms；Dc表示气管的等效直径，m；DI表示进气管的直径，m；为进气管中的气体平均流速，ms；2确定气管中气压计算基准点的气压 式中：P′down表示隔板底部气管侧的气压值，pa；Pdown表示隔板底部湿管处的气压值，pa；kb表示气流经过竖直隔板底部的损失系数；Va表示湿管中气体平均流速，ms；ρa标准大气压室温时的气体密度，kgm3；3气管中气压梯度表达式 式中：ΔPc表示气管中两点之间的气压差值，pa；Dc表示气管的等效直径，m；f表示气管管壁的摩擦系数；l气管中任意两点间的距离，m；ρa标准大气压室温时的气体密度,kgm3；表示管中气体的平均速度，ms；S3、确定气压临界值根据步骤S1得到的湿管段的气压分布，以及步骤S2得到的气管段的气压分布，湿管段与气管段中相等的气压值即为气压临界值；S4、确定可形成内循环气流的流通路径根据步骤S3确定的气压临界值，确定气压临界值在竖井中对应的位置，即为临界位置，当隔板的一端放置于临界位置，或者置于临界位置与竖井顶端之间的任一位置时，竖井内的气流可以形成内循环气流。

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