虹吸與虹吸式坐便器工作原理

坐便器是   為廣泛使用的衛生器具之一。由于便器用水約占居民日常用水的50%，節水便器的      了廣泛的關注，如學界   認為坐便器優化設計技術的發展是節水衛生系統可持續發展的關鍵《   中長期和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》明確了加強生活節水技術及器具是         及主題等。公眾、學界的關注和   政策的導向，成為   坐便器節水減污技術   的動力。

與旋轉虹吸和一般虹吸式坐便器相比，噴射虹吸式坐便器具有沖洗水量較少、噪聲較低的特點，是   受市場歡迎的產品。本文從噴射虹吸產生的流體力學原理出發，采用理論分析與計算流體動力學(CFD)仿真相結合的方法，   一款作者設計的新型噴射虹吸式坐便器的沖洗性能，使其在滿足   測試標準的前提下，   加節約用水。

虹吸是一種常見流體力學現象，即液體在表面壓強(通常為大氣壓強)作用下升高到曲管   高點，而后在重力作用下流到比原來液面   低的地方。利用液面高度差，能夠對虹吸管管內流速及負壓進行控制。只要虹吸管處于滿管狀態，在重力差的作用下，水就會自然地從吸人端流人排出端，這就是利用虹吸現象將容器內的液體抽出的原理。

坐便器的一般工作過程是：利用蓄水箱與坐便器本體的壓力差，將水的勢能轉化為動能，在S形管道中產生虹吸，將坐便器中的污物和水從排污管道中排出。

在勢能的作用下，水流經水箱和沖水管道而下，一方面排出原存在于沖洗管道中的空氣，另一方面經由噴射口噴涌而出，當虹吸管道內出現封閉水柱或局部滿管流時，CD段的水的流向DB段，形成虹吸。此時E點處的壓力低于大氣壓力，這種現象稱之為虹吸負壓。這種由前部向后部沖水的坐便器稱為前沖式坐便器。

由上述分析可知，壓強是產生虹吸的重要的條件，與沖洗效果密切相關。由文獻   、仿真以及實驗得知，坐便器的節水效果和沖洗效果的好壞主要取決于能否較早地產生強有力的虹吸負壓。針對坐便器虹吸過程是非穩態流動這一特征，且DE面為虹吸產生的關鍵截面，本文用DE截面負壓的累積效應對虹吸的非穩態性能進行分析，并以累積負壓大小和產生虹吸的時間作為坐便器流動性能優劣的判斷依據。