随着生活水平的不断提高,坐便器逐渐进入每家每户。但现在市面上的坐便器在用水量方面存在着严峻的问题,大多数都不满足单次冲洗用水量在6.4L以下的标准。所以从节约水资源的角度出发,对普遍使用的虹吸坐便器进行用水量控制和结构优化是非常必要的。通过对虹吸坐便器工作原理的研究,分析出虹吸流道中各参数对虹吸效应的影响。在此基础上对虹吸坐便器的冲洗过程进行了流体力学分析与优化,最后进行实验验证。具体过程如下:采用Solid Works建立虹吸坐便器的仿真模型,然后导入到ICEM中划分网格,再输入到Fluent中进行模型优化前、后流场的对比分析,最后用实验验证的方法,验证数值计算结果的准确性和可靠性。主要成果为:建立了虹吸坐便器冲洗过程的仿真模型,采用计算流体力学的方法对其工作过程进行了仿真求解。采用SST k-ω湍流模型与VOF气液两相流自由液面追踪的方法对虹吸坐便器内流场进行数值分析,得到了压力场、速度场等多组对比数据。经过对数据的整理分析,得出了速度、压力的分布对虹吸效果的影响。研究了虹吸流道的各个参数对排污性能的影响,讨论了冲洗过程中的流速、负压值与不同虹吸流道参数之间的影响。在此基础上结合文丘里效应提出了本款虹吸坐便器虹吸流道的优化设计方法:改变流道的仰角27°变为31°、调整流道的弯曲曲率、适当改变竖直段流道直径(直径由55mm逐渐变小为51mm再变回55mm)。在物理环境一致的情况下,在软件中进行的仿真优化结果与在真实条件下的实验结果具有一致性。这说明本研究对虹吸坐便器的排污性能进行优化的方案是切实可行的。也说明在原有虹吸效应的基础上结合文丘里效应对管道进行直径上的优化是合理的,为虹吸流道的直径变化方面找到了方向和理论支撑。图50幅;表3个;参52篇。