探讨城市暴雨模拟研究

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VolNoTIMES AGRICULTURAL MACHINERY

时代农机

2017年3月

「.2017

Ma

探讨城市暴杨

雨毅

模拟研究

(四川大学建筑与环境学院，四川成都610065)

摘要：快速城市化改变了城市的水循环，加剧了城市暴雨洪涝问题。对城市雨洪地面产汇流计算，城市暴雨集水

模拟研究的水文学、水动力学方法现状进行了阐述，介绍了城市雨洪模型的发展历程，分析了适用性较好的SWMM、In- foWorks、MIKE等雨洪模型的应用现状，以此为现阶段城市洪水模拟的运用提供参考。

关键词：城市雨洪;地表产流;地表汇流；雨洪模型中图分类号:TV124

文献标识码:A

文章编号:2095-980X(2017)03-0090-01

Study on the Simulation of Urban Rainstorm

YANG yi

(School of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065,China)Abstract：Rapid urbanization has changed the water cycle of the city，which has aggravated the problem of urban flood and flood.This paper introduces the present situation of hydrological and hydrodynamic methods in the study of urban flood and floods the development history of urban rainwater flooding model’and analyzes the applicability of SWMMJnfoWorks^IKE and so on, so as to provide reference for the application of urban flood simulation at this stage.

Key words:urban rainwater；surface runoff；surface confluence；rainwater model

目前城市暴雨产生的内涝问题已经对城市正常运转构成 了威胁，并引起全世界普遍的关注。城市暴雨积水模拟是一个 复杂的时空模拟问题，由于下垫面的复杂性，加大了城市区域 的模拟难度。城市防洪减灾的有效性很大程度上依赖于模拟 的精度、广度。城市暴雨积水模拟问题，属于水文水力学的新 兴研究方向，根据普通积水的模拟方法在城市区域进行适应 性改造，主要有水文学、水力学以及耦合的水文水力学三类方 法。水文学方法开展时间较早，随着计算机技术的发展，水力 学方法也逐渐被应用到城市雨洪模拟中来，且由于两种方法 各有优缺点，又具有互补性，将两种方法耦合起来发展成的水 文水动力学方法逐渐受到广泛的关注。

南方程组，模拟坡面的汇流过程;水文学法建立在系统分析的 基础上，将汇水流域当作一个黑箱系统，建立输人与输出的关 系，模拟坡面汇流过程。

水文模型法依据水量平衡，运用模型结构和参数反映经 过流域时下渗，产、径流的过程。水文学法常用有传统推理、等 流时线、瞬时单位线、线性水库及非线性水库法。宋晓猛等对 水文学法做了详细研究，发现推理法只关注洪峰而不关注流 量过程变化，等流时线法对于城市地面汇流计算划分相对较 难，瞬时单位线法无法非线性化处理，线性水库法不考虑过程 的非线性特征，非线性水库法物理概念明确，计算精度相对较 高。物理分析途径着重于研究物质的运动，基于连续、能量和 动量方程来建立函数。水动力学模型需要充分的初始资料和

城市暴雨模拟计算(1)

边界条件，且计算过程繁琐，推广困难。目前，一维模型主要用

1

来模拟河流的水流运动过程，但需要具有线性特征的流动路 地表产流计算。城市暴雨模拟计算分为产流、汇流计

线，城市地区的水流运动复杂，还需要考虑人工建筑物，模型 算两方面。城市下垫面种类繁多且分布规律复杂，由此引起产

存在明显的局限。二维模型能够较好地模拟水平漫流过程，

流计算的诸多不便。产流过程考虑雨水落到下垫面之后进行

但模型应用需要高分辨率的地形数据支持，并且其在表征地

下渗及蒸发后如何形成直接径流。城市下垫面分为透水和不 透水地面，透水地面计算方法有径流系数、SCS、Green-Ampt 表形态方面具有困难。为解决一、二维模型分别使用时遇到

的空间分辨率和计算精度问题，水文——水动力耦合模型成 和概念性降雨径流法，不透水地面采用降雨量扣除截留、洼地 填洼等损失，但目前产流计算的精度有待提高。陈洋波等开展 了东莞市内涝预报模型研究，运用产流计算模块将地面分为 透水和不透水地面，并采用不同方法进行单元网格上的产流 计算。

(2)

了新的发展方向。宋晓猛等认为运动波计算简单，适应于坡度 大、回水影响小的管道，峰值不会衰减，扩散波不适用于各种 流态共存的城市管网的水流运动，动力波计算精度较高，适用 性广，考虑峰值在管道中传播的衰减，但资料要求较高。申红

彬认为坡面流作为一种特殊的浅层水流，沿程不断有动、质量 地表汇流计算。地表汇流过程指排水区域所产生的地

源汇人，规律十分复杂，且模型不少参数仍需要通过率定才能 表径流汇人集水口的过程，其包含流域、地下、河道和管网汇 流，其具有汇流面积不均匀，边界不明显，水文水力条件复杂 等特点，解决方法分为水文学和水动力学两类。水动力学法建 立在微观物理定律上，在连续性和动量方程基础上求解圣维 收稿日期= 2017-03-08

作者简介：杨毅（1993-),男，硕士研究生，主要从事雨水处理和脱氮

除磷研究工作。

日口日1代

确定，离大范围的推广应用尚有一定距离。

2

城市雨洪模型

欧美国家较早开始城市雨洪管理模型的研制，并用于处

理大流域水资源规划，然后逐渐从基于监测数据的黑箱模型 发展到基本的城市雨洪管理模型，这些模型(下转第92页）

^WL

第44卷第3期 〇|.44 〇.3

VNTIMES AGRICULTURAL MACHINERY

2017年3月

Ma「.2017

基于模流分析的浇口位置选择

卢开斌

(常州建东职业技术学院，江苏常州213000)

摘要：以塑料盒制件为例，阐述了用Moldflow软件进行浇口位置模拟分析方法，并介绍了如何利用CAE分析结 果优化设计参数，得到比较理想的设计结果。在其模具设计与成型加工中常运用CAE分析技术代替实际的试模，预测设

计中潜在的缺陷并进行修改，优化模具设计、成型工艺参数和制件结构。笔者现就MoldfloW软件在塑料模具及成型工艺 参数优化设计中的应用作一介绍。

关键词：塑料盒;CAE技术;塑料模具设计

中图分类号:TQ320.662

Analysis of Gate Position Selection Based on Mold Flow

LU Kai-bin

文献标识码：A 文章编号：2095-980X(2017)03-0091-02

(Changzhou Jiandong Vocational and Technical College，Changzhou，Jiangsu 213000, China)Abstract：Taking the plastic box as an example，this paper describes the method of simulation of gate position using Moldllow software，and introduces how to optimize the design parameters by using CAE analysis results and obtain the ideal design results.CAE analysis technology rather than the actual test mode is often used in the mold design and molding processing，which can predict the potential defects in the design and modify，optimize the mold design，molding process parameters and parts structure.The author fur­ther introduces the application of MoldfloW software in plastic molds and molding process parameters optimization design.

Key words:plastic box；CAE technology；plastic mold designCAE(计算机辅助工程)）的特点是以工程和科学问题为 背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。一方面,CAE技

术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过 计算机数值模拟得到满意的解答;另一方面，计算机辅助分析 使大量繁杂的问题分析简单化，使复杂的过程层次化,节省了 大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更 准确。在塑料模具设计中,CAE的应用可以有效的优化设计 参数，得到比较满意的设计结果。现以CAE技术在塑料模具 设计中浇口位置的应用，从一个侧面阐述CAE技术在塑料设 计中的重要作用。案例:制件为均匀薄壁件(材料为ABS)塑料 盒，结构简单但体型较大。注射成型过程中浇口位置将直接影 响塑料熔体在模具型腔内的流动、聚合物分子的取向和制件 成型后是否翘曲变形，因此选择合理的浇口位置在模具设计 中十分重要。1

浇口位置选择方案

模拟中确定了三种浇道设置方案，第一种方案主要考虑 在箱体底部采用直浇口，如图1所示。第二种方案则主要在底 部采用3个点浇口，如图2所示。第三种方案则采用侧浇口， 如图3所示。笔者通过流动前沿温度分布，气穴和熔接痕为首 要考虑因素来确定优选方案。

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图3

依次进行填充分析

方案3浇口位置

以熔体流动前沿温度分布，气穴和熔接痕为首要考虑因

素，在3种方案中确定最优方案。(填充时间相差不大,故不做 考虑）

(1)熔体流动前沿温度分布分析。如图4、图5、图6所示。 有熔体流动前沿温度分布分析方得知，方案2的熔体前沿温 度分布更加均匀。

图6

图1

方案1浇口位置

图2

方案2浇口位置

收稿日期：2017-02-08

作者简介：卢开斌，主要研究方向：模具设计

方案3前沿温度

(2)气穴分析。如图7、图8、图9所示。根据分析结果可知 3种方案的气穴分布，数目大致相同。