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(zhù)人口增長(cháng)、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(fā)達   一樣強制執行6升標準的坐便器沖水量，主要原因是我國陶瓷行業(yè)包括坐便器在內的大多數衛生潔具產(chǎn)品的、設計和生產(chǎn)過(guò)程，基本上還是采用傳統的手工制作模式，新產(chǎn)品的   依賴(lài)于制作人員的手工技巧和經(jīng)驗，難以出、節水型的坐便器。

隨著(zhù)計算機和計算技術(shù)的發(fā)展，蓬勃發(fā)展的計算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)為   坐便器沖水過(guò)程、節水型坐便器產(chǎn)品開(kāi)辟了新的途徑。應用計算流體動(dòng)力學(xué)，可以方便、直觀(guān)地了解坐便器沖水過(guò)程中的流場(chǎng)(速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等)的分布情況，分析不同產(chǎn)品結構、不同沖水量對坐便器的沖刷和排污性能的影響，為和設計、節水型坐便器產(chǎn)品提供依據，縮短產(chǎn)品周期，降低成本。因此，坐便器沖水過(guò)程數值模擬是改變坐便器產(chǎn)品落后現狀的關(guān)鍵，越來(lái)越   人們的重視。

按照排污方式不同，坐便器一般分為沖落式和虹吸式兩種。沖落式是由水向下的沖擊力將污物沖出便器，而虹吸式是水在便器中形成虹吸，靠虹吸產(chǎn)生的抽力將污物排出便器。本文以沖落式坐便器為   對象，建立采用CFD軟件進(jìn)行沖落式坐便器沖水過(guò)程數值模擬的方法。同時(shí)，結合實(shí)驗測量，   沖落式坐便器的沖水過(guò)程，并對試驗測量結果與數值計算結果進(jìn)行對比分析，以驗證數值模擬與實(shí)際的吻合程度。主要   內容包括：

(1)通過(guò)分析沖落式坐便器沖水過(guò)程的特點(diǎn)，確定其物理模型為帶自由表面的三維非穩態(tài)多相藕合流，其中多相包括空氣相、水相和固體污物相，考慮到流固藕合問(wèn)題的復雜性，本文提出了用不同粘度的流體等效代替固體污物，從而將坐便器沖水過(guò)程的多相藕合流動(dòng)問(wèn)題簡(jiǎn)化為氣一液多相流問(wèn)題。

(2)采用商用CFD軟件FLUENT中的多相流模型—VOF，建立了數值模擬沖落式坐便器帶自由表面的氣一液多相流的方法。   先，數值模擬了沖落式坐便器清水流動(dòng)過(guò)程，即水箱水和水封水都是清水時(shí)的流動(dòng)，該流動(dòng)屬于氣一液兩相流問(wèn)題?？疾炝藙?dòng)壓場(chǎng)、速度場(chǎng)、水包壁面流場(chǎng)沖刷范圍以及水箱沖水量等對沖落式坐便器沖刷和排污性能的影響；然后，在氣一液兩相流的基礎上，通過(guò)改變水封水的粘度，數值模擬了清水沖等效污物的流動(dòng)過(guò)程，該流動(dòng)屬于氣一液一液三相流問(wèn)題。分析了不同等效污物粘度對沖落式坐便器排污性能的影響。

(3)根據靶式流量計的工作原理，自行設計了用于測量水包壁面流速的應變片靶式流速計，對坐便器水包流速進(jìn)行測量，并將靶式流速計測量的速度曲線(xiàn)與數值模擬   的速度曲線(xiàn)進(jìn)行對比，驗證了清水流動(dòng)數值模擬的準確性。

(4)利用酸堿中和滴定法，測量溶解于水封水和等效污物中堿的濃度，以計算沖水后水封水和等效污物的殘余量，   了不同沖水量、不同等效污物粘度對沖落式坐便器排污性能的影響，并與數值計算結果進(jìn)行了對比分析。