基于数值模拟的温差对辐流式二沉池的影响分析

文章以二次沉淀池作为研究对象,利用计算流体力学Fluent6.2模拟软件进行数据实验和分析,对水温辐流式二次沉淀池的工作情况进行模拟。首先对多相流混合模型进行简化,对RNGk-ε两方程湍流模型进行完善,然后构建二沉池与温度关系的数学模型,模拟水温不同时辐流式二次沉淀池的工作情况,水温不同时,二次沉淀池内液体的浓度不同,流态也有较大的差别。     

海洋深水试验池造流系统中穿孔压力墙参数的研究

深水造流系统作为海洋深水试验池的主要设备,其造流效果的好坏直接决定了水池能否正确模拟深海海洋环境,进而开展海洋工程深水试验研究的能力.通过数值求解RANS方程和标准k-ε湍流模型,对深水池内整体流场的流速和压力分布等流场特性进行了研究.计算结果表明,布置在进水和出水廊道内的穿孔压力墙是深水造流系统中的关键整流设备,其孔径大小、墙的厚度以及穿孔墙的表面粗糙度等参数都会对水池内流场的均匀性,水流在水池内循环流动所受到的压力损失等流场特性产生显著影响.数值模拟的结果对于海洋深水试验池的设计和建造具有重要的参考价值.     

实现辐流式沉淀池混凝沉淀的数值模拟研究

结合传统辐流沉淀池颗粒沉淀基本理论,建立辐流沉淀池三维流体分析模型,利用计算流体动力学分析软件建立可以实现混凝沉淀的新型辐流沉淀池数值模型,并对其可行性进行数值模拟研究.结果表明:在传统辐流式沉淀池内增设强化扰流和改变水流方向的反应罩和导流板,利用水力搅拌,可以使辐流沉淀池内部流场紊流度明显增强;增设加药系统,药剂可在该区域内与原水充分混合,有助于泥沙的混凝沉降,从而有效强化原水处理效果.     

入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的数值模拟

跌坎型底流消能工是在常规底流消能工基础上发展起来的一种新型消能工.就入池角度对跌坎型底流消能工水力特性的影响进行数值模拟,并将模拟结果与试验数据对比分析.二者基本吻合.表明数值模拟方法有效可行.同时,研究发现入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响较大,选择合适的入池角度以提高消能效率是确定该型消能工体形的关键之一.     

跌坎型底流消能工再附点数值模拟

采用Fluent软件对跌坎型底流消能工消力池再附点位置速度、压力进行数值模拟,结合跌坎型底流消能工消力池再附点变化的水工模型试验,对影响消力池再附点位置速度和压力变化因素水流的入池角度、入池能量和跌坎深度进行研究。运用Fluent软件建立合理的数学模型进行模拟计算,将数值模拟计算结果与试验实测数据进行比对,得到的数值模拟计算结果与试验实测数据基本一致,并对数值模拟成果进行分析,得到再附点位置速度、压力随入池角度、入池能量和跌坎深度变化的相关规律。     

高效澄清池工艺处理黄浦江水源水运行效果

上海市自来水市北有限公司杨树浦水厂采用高效澄清池工艺处理黄浦江水源水,运行后进行了为期一年的生产性试验,为此从工艺除污染特性、运行参数优化以及与常规处理工艺中平流式沉淀池的对比等方面对高效澄清池的运行效果进行了总结。     

二沉池污泥浓缩性能的测定和调查

根据实测与运行资料分析,国内目前运行的四种沉淀池的污泥浓缩性能(优劣)依次为:辐流池→竖流池→斜板池→平流池。根据试验指出斜板沉淀池不宜用于活性污泥沉淀。竖流沉淀池以小斗角有刮泥为宜。     

水中气泡溃灭的理论与数值研究

从理论和数值两个方面研究了单个气泡在自由流场中的溃灭.采用Rayleigh方程推导出一个新的球形气泡演变的解析解.基于流体体积法( VOF),在考虑表面张力、粘度和可压缩性效应的情况下,对单个纯气体泡的运动进行了三维模拟.在第一次溃灭阶段,气泡体积演变的数值结果与解析解保持一致. 数值结果表明气泡体积到达最小值后开始回弹,气泡的形状、速度场和压力场在回弹点附近发生剧烈变化.     

桐子林水电站明渠弯道流场三维数值模拟

采用κ～ε紊流模型结合自由面追踪的VOF方法对桐子林水电站明渠弯道消力池流场进行了三维数值模拟,并与物理模型试验值进行了比较,结果表明,计算值与试验值吻合良好.数值模拟获得了物理模型试验难以测量的流场详细信息,尤其是横向紊动特性及其发展演变的过程,结果令人满意.计算结果为导流明渠体型优化提供了重要参考,表明数值模拟应用于导流建筑物的体型优化研究中具有独特优势.     

辐流式沉淀池温差异重流特性的数值模拟

用计算流体力学的方法对某辐流式沉淀池异重流现象进行数值模拟。选用Realizable k-ε湍流模型,设初始时刻沉淀池内充满水,通过设置池内水与进水的不同温度,对沉淀池冬夏季不同时刻各工况下异重流的演变规律进行二维数值模拟。结果表明:夏季产生逆时针的下异重流,低温水自底部向表面蔓延,池内最大流速在沉淀池底部附近;冬季产生顺时针的上异重流,高温水自表面向下部蔓延,池内最大流速在沉淀池表面附近。温差导致的异重流,使沉淀池内产生较大的回流区,影响了沉淀池的流态及污水处理效率。     

氧化沟流场特性数值模拟的现状与展望

氧化沟流场特性的研究对氧化沟工艺废水处理理论、氧化沟工艺的设计与改良有着十分重要的意义。计算流体动力学(CFD)是对氧化沟进行数值模拟的重要手段。综述了CFD概况及氧化沟中流体特性数值模拟的研究进展,总结了目前CFD模拟氧化沟流体特性中存在的问题,并提出了进一步的研究方向。     

云南某水电站水库泥沙淤积数值模拟研究

水库泥沙淤积引起库区水位抬高,侵占调节库容,造成库容损失,且有害粒径对水轮机造成磨损,从而引起水轮机运行效率下降、出力和年发电量减小、检修间隔缩短和费用增大。以云南某水电站水库为例,利用非恒定一维模型对库区泥沙淤积形态、泥沙冲淤、过机含沙量等变化进行数值模拟。结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积,泥沙淤积对调节库容的影响较大;通过水轮机水流的含沙量较小、粒径较细,泥沙对水轮机的影响较小;泥沙淤积数值模拟与实测资料相符,因此采用非恒定一维模型进行泥沙淤积数值模拟是可行的,可有效地解决云南地区泥沙淤积数值模拟的难题。     

天然河道紊动扩散系数研究

在天然河流的水流泥沙数值模拟计算中,衡量模型模拟计算好坏的常用标准是模型的计算精度,而影响模型计算精度的因素主要体现在动量传递系数和紊动扩散系数的合理取值。在普朗特掺长假定和动量传递理论的基础上,将雷诺应力与时均流速梯度联系起来,并利用长江干流黄陵庙水文观测断面不同流量级、不同垂线脉动流速以及悬移质含沙量沿垂线分布的观测资料,计算与分析了水流的动量传递系数与小尺度紊动扩散系数的大小及其两者的关系,结果可为平面二维工程紊流计算问题提供参考依据。     

辐流式沉淀池液固两相流力学特性三维数值模拟

采用两相流混合模型,选取RNG k-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对辐流式二次沉淀池液固两相流力学特性进行三维数值模拟。采用有限体积法求解微分方程;紊动能、紊流耗散均采用Quick离散格式;速度与压力耦合求解时使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法。通过模拟获得了速度场、紊动能和污泥质量浓度等参量在空间的分布规律,对沉淀池的设计有一定的参考价值。     

河流泥沙与磷作用情景模拟及分析

泥沙是河流水环境系统的重要组成部分,泥沙运动过程和泥沙吸附解吸作用对河流水质具有显著的影响。天然河流中泥沙运动状态存在一定的变化,尤其是河流上修建大坝蓄水后,库区泥沙运动过程的变化更加明显,相应也会引起水环境条件的改变。本文采用挟沙水流水质一维数学模型,以磷为代表污染物,在一定的水流、泥沙和水质的计算条件下,对泥沙稳定吸附、泥沙淤积、床沙冲刷和不同冲刷位置等4种情景对水环境的影响进行了模拟和分析。通过模拟说明了特定条件下泥沙运动状态和吸附特性变化对水环境的影响,从而为进一步认识天然河流中泥沙对水环境的影响提供支持。     

国内温排水研究进展

温排水会引起受纳水体多种理化性质的变化,对鱼类、浮游生物、底栖生物等都有不同程度的影响。针对目前国内温排水的研究进展,按照现场实测、物理模型、遥感测量和数值模拟4种研究手段分别进行归纳,综述近些年国内学者在温排水研究方面所取得的研究成果,并讨论未来温排水研究中值得关注的一些问题。     

水电工程砂石系统生产废水处理工艺优化研究

针对目前水电工程砂石加工系统生产废水主流工艺存在的问题,现场采集了白鹤滩水电站和乌东德水电站两处废水原样,利用数值模拟、现场及室内实验等多种方法对废水处理工艺主要流程进行了优化。研究表明:模拟预测两级石粉回收预处理总回收率可达60%左右,较单级回收率提高约50%;投加合适的药剂可大大改善废水絮凝沉降性能,当固体颗粒粒径较小时联合投加聚丙烯酰胺(PAM)和氧化钙(Ca O),静水沉速可提高约11倍。泥渣脱水调理剂在药剂类型和药量方面均与前端絮凝沉淀流程中所投加药剂具有一致性,而且"前端一次加药"工艺是可行的。将"隔膜压榨+进气穿流"工艺引入压滤脱水工艺中,单机工作循环时间减少67%的同时,泥饼含水率可降低至15%左右。     

Process‐based modelling of tributary mouth sandbar evolution in a high sediment‐load reservoir

Sedimentation always leads to loss of reservoir storage. This is an important issue for reservoir management, particularly for reservoirs on the Yellow River. As a result of sedimentation, sandbars are frequently found at the mouth of tributaries in reservoirs. The evolution of a tributary mouth sandbar, including its formation and scouring, plays a key role in reservoir sedimentation. However, there are few effective numerical models reported in previous studies for tributary mouth sandbar evolution in reservoirs. In this study, we propose two modules for evolution processes of mouth sandbars: one for intrusion and sedimentation and the other for scouring process. Both modules coupled turbidity current, open‐channel flow, and flow exchanges between the main stream and tributaries. Field measurements and laboratory experiments with different set‐ups were used to test the capabilities of the two proposed modules. By coupling formation and scouring modules with a 2D morphodynamic model in reservoirs, we successfully built a novel numerical model to simulate the evolution processes of tributary mouth sandbars in reservoirs. A field‐scale application of the coupled model was undertaken to simulate evolution of tributary mouth sandbars in the Xiaolangdi Reservoir, Yellow River. The results indicate that the numerical model in this study is more practical than previous models and could provide great support for optimizing reservoir operation in other systems.     

高水头平板闸门小开度的数值模拟与试验对比

在高水头平板闸门小开度运行条件下,闸后水流流态较为复杂,采用目前计算水面线的公式来研究具有较大难度。Fluent具有稳定性好、收敛速度快的优势,通过结合高水头下平板闸门小开度的水工模型试验利用其建立合理的数学模型,模拟三维门槽水流的速度场与边壁的压力分布,计算模型进口段以及闸后段水流的压力、流速场、紊动能和紊动能耗散率等的分布规律。将数值计算结果与试验实测结果进行对比分析,二者结果基本吻合,验证了数值模拟方法处理工程问题的可行性。     

山东黄河挖河固堤减淤效果分析

分析了山东黄河挖河固堤启动工程实施的必要性和挖河固堤从河口开始的原因，介绍了挖河固堤启动工程的规模、实施及原型观测情况，系统分析了挖河固堤工程对观测河段水位和河道减淤的影响，并得出观测结论。