坐便器是结构最复杂，技术含量最高的卫生陶瓷产品。目前，企业对该产品的开发基本上还是采用传统的手工制模方式，完全依赖制模人员的手工技巧和经验，难以开发出性高、质优的新产品。随着先进制造技术的发展以及市场竞争的加剧，将数字化制造技术对其传统开发流程进行改造成为必然。坐便器产品CAE作为数字化制造技术中的性能预测和检验手段，可减少产品性能测试和模具修改次数，大大缩短开发周期、节省开发成奉，保证产品质量；作为产品结构优化的工具，可突破依赖经验的定型思维模式，获得冲水性能与产品结构的关系，开发出高品质、节水型坐便器。本文建立了坐便器冲水过程的物理模型，所创建的研究方法及揭示的流场特征，对卫生洁具的数字化制造的关键环节--坐便器产品CAE的实现具有革命意义。主要的研究内容和成果有：　　 本文一改以往对坐便器水箱或排污管进行一维或二维局部模型研究。建立了坐便器包括水箱、水包、排污水道的全流场的，既带自由表面边界，又带固壁边界的三维、非稳态、多相流冲水过程模型进行研究，其中多相包括空气相、水相和固体污物相。由于流固耦合问题的复杂性，提出了用不同粘度的流体等效代替固体污物，从而将坐便器冲水过程的多相耦合流动问题简化为多相流动问题。结合实验研究确定了坐便器冲水过程的数值计算方法。即用有限体积法离散坐便器的冲水过程控制方程，离散后控制方程组的求解方法采用分离式解法中的PISO算法处理其非稳态问题。由RNGκ-ε湍流模型处理其湍流问题；采用壁面函数法处理该流动过程壁面流动充分发展的湍流流动。由多相流欧拉-欧拉法的VOF模型作为该流动过程气液多相流的数值计算方法。　　 结合模型实验数据，通过数值计算，获得了坐便器特征流场和虹吸规律曲线；通过分析研究，建立了坐便器虹吸规律、冲刷能力、水流对固体的输运能力、冲水排污性能等的数值定量评价方法。通过对冲落式坐便器的数值计算，获得了坐便器冲水过程的动压力场、水包内某点的瞬态速度曲线、清水、污物以及等效污物等的相分布等特征流场模型。并通过与实验测试数据对比，验证了数学模型的正确性；通过对虹吸式坐便器的数值计算，获得并分析了虹吸形成过程的流态，虹吸形成过程的气-液三相分布以及虹吸形成过程的压办场；对坐便器建立的数值分析方法、分析结果以及对坐便器的数值评价方法，为坐便器的进一步结构优化奠定了研究基础，为高品质、节水型坐便器的开发和设计提供依据。　　 研究中设计了一种特殊的应变式速度传感器，实现了坐便器水包内“非满管”、“非恒定”、“过程时间短”，且洁具水包内的水流为一薄层水流的流速的测试。采用CAD/CAM数字化制作方法制作了一个实物模型，一方面保证了坐便器冲水过程的CFD分析研究中实验验证模型与数字几何模型的完全一致性，另一方面也探索了一种基于数字化的坐便器快速制模方法。　　 本研究开辟了坐便器产品数值研究方向，获得了有关排污性能及虹吸性能等的数值判据，对整个陶瓷坐便器行业由手工制模迈向数字化制造而言，具有一定的革命意义。作者认为在以下几方面的进一步研究有助于坐便器产品CAE技术在坐便器产品数字化制造中得以全面应用：其一，根据已有的卫生洁具的三维产品造型，在现有的商业化三维设计软件的基础上，二次开发出能自动或交互式半自动生成卫生洁具CFD分析的流动控制体专用三维几何设计模块；其二，实验与数值模拟相结合，进一步建立判断坐便器冲刷性能的数学物理模型，获得其数值判断依据；其三，扩大研究、实验对象，对其他类型的坐便器，如喷射虹吸式座便器，旋涡虹吸式座便器等进行虹吸规律、排污性能力、冲刷能力研究，进一步完善判断坐便器冲水性能的数值方法和数值判断依据。