调节池污水紊动模拟及对污染物降解的影响

污水调节池中水流紊动强度对污染物的降解有很大影响。为分析水流紊动与污染物降解的关系,利用三维紊流模型分析调节池水流紊动结构,并与实测结果进行了对比分析。结果表明,不同流量情况下,水泵吸水口附近的流速分布和紊动强度的模型计算结果与试验数据均吻合较好。进一步的研究表明,调节池中水流紊动对污染物的降解满足“一级反应”理论,水流紊动越大,污染物COD、总磷、氨氮的降解率越大。     

核电厂冷却水及含放射性液态流出物的三维数值模拟

建立河道三维水流和冷却水及含放射性液态流出物三维数学模型,对某滨河核电厂冷却水排放及含放射性液态流出物核素分布进行数值模拟研究,分析厂址排水口附近的温度场和浓度场的扩散规律。研究结果表明:方程中考虑排放口的流量动量,可合理反映扩散管周边的流态;厂址独特的河弯水力特性,使得不同扩散管布置对排放物质的稀释结果影响不大;各方案0.1℃温升线均未超过河道宽度的1/4,影响范围枯水期最大、洪水期最小,温升分布在排水口附近不均匀,但越往下游越均匀;下泄流量越大对核素的稀释作用越大,各方案稀释1 000倍时的影响长度均在3.5km左右;核素排放对上游影响很小,最大回溯距离不超过200m。这些结论可为工程设计、建设及运行提供技术服务,也对内陆核电环境问题的相关研究具有参考价值。     

波浪环境中垂向紊动射流的三维数值模拟

实验结果显示在持续的波浪环境中污染物稀释度比无波环境有显著提高,但是关于波浪要素与污染物浓度分布之间的关系的研究还不充分,结论还不统一,需要在实验及数值计算等方面对这个课题作更深入的研究.本文采用非线性紊流模型和VOF方法建立了波浪环境中垂向紊动射流的三维数值模型,通过改变波浪参数做了大量的数值模拟实验.基于数值模拟结果,重点分析了射流初始稀释阶段污染物浓度分布和波浪要素的关系.     

水垫塘三维紊流数值模拟及消能分析

开发了能模拟复杂紊流的三维数学模型，编制了大型计算程序，针对拉西瓦水垫塘进行了数值模拟，揭示了水垫塘内速度，压力，紊动能及其耗散率的三维分布规律，获得了详细的水垫塘流态特性。研究了水流紊动扩主消能特性，反映出紊动和消能大量地发生在射流轴线附近，计算所得的底板最大冲击动压与实验值进行了比较，二者符合良好。     

三峡库区支流中水体的垂向掺混对于藻类生长的影响

三峡水库蓄水之后库区支流水华问题给当地生态环境造成了较大影响,也引起了广泛的关注和重视,然而针对这一问题尚未取得很好的解释和解决方案。本文采用EFDC模型对于2008年坝前库区干支流的三维水动力和水质进行了数值模拟,并从水体垂向掺混的角度分析支流的水华现象。模拟结果成功再现了香溪河库湾中的温度分层和异重流现象,流场、温度场的计算值和实测值吻合较好。统计结果表明:长江干支流水动力特性的差异显著,干支流垂向紊动黏性系数、垂向紊动扩散系数沿垂线分布呈现出不同的形态,且长江干流的垂向掺混强度明显高于香溪河。同时,叶绿素浓度与垂向紊动扩散系数呈显著的负相关关系,随着水体垂向紊动扩散系数的增加,叶绿素浓度逐渐降低,这一规律的发现可为采用物理方法防治三峡库区支流水华打下基础。     

三维强迫均匀各向同性紊流直接数值模拟研究

均匀各向同性紊流作为紊动水流的一种简化特例,被广泛应用于泥沙悬浮、污染物扩散等问题的研究中。该文利用伪谱分析方法,建立了三维均匀各向同性紊流并行计算模型,利用直接数值模拟方法生成了不同初始能量谱和不同雷诺数条件下强迫均匀各向同性紊流流场,研究了强迫均匀各向同性紊流三维紊动特性。模拟结果表明:初始能量谱取值不会影响稳定后的紊动流场;不同雷诺数条件下,雷诺数越大,强迫均匀各向同性紊流紊动强度越大,形成的惯性子区越宽。     

重金属污染物在土壤中的扩散规律及埋置策略研究

为了探索重金属污染物在土壤中的扩散规律,本文基于三维扩散方程,推导出了空间、时间和扩散系数等因素对埋置点周围重金属污染物浓度的影响规律。在此基础上,分析比较了集中埋置和分散埋置方法对重金属污染物浓度分布影响的异同。结果表明:在其他条件相同时,某一空间位置的浓度随扩散时间和扩散系数的增大先增大后逐渐减小,最后曲线趋于平缓;相同扩散时间情况下,浓度随着扩散半径的增大而减小,当扩散半径大于一定值时,浓度趋于零。对同量的污染物的三种不同的埋置方案进行分析发现:埋置点越少,其附近的浓度越高,而埋置点越多,远处的浓度越低。     

浓度平均的k—ε紊流全场模型及其验证

用浓度平均的Ｋ－ε紊流全场模型对室内浅水水池中流动进行了模拟，所得流态、流速及温度分布与试验结果较为一致，验证表明，这种全场模型预报的输移扩散规律，用于大水域的实际工程是可行的也是成功的。     

双层横向振荡格栅紊流特性的实验研究

该文设计制作了一套双层横向振荡格栅水槽，实验率定了双层横向振荡格栅中心区域紊流速度与振荡格栅冲程和频率的关系，并拟合出中心区域紊流三维均方根流速和紊动强度公式。同时实验确定了不同振幅和频率作用下均匀紊流区域的范围，计算了振荡格栅中心区域紊流的紊动积分尺度,并分析了紊动能量谱分布。实验研究证明双层横向振荡格栅中心区域一定范围内可以生成平均流速接近为零，近似天然明渠紊流特征的紊流场。据此，双层横向振荡格栅水槽可以为研究盐度扩散和泥沙运动规律等提供良好可控的水动力基础。     

潮汐水域水力热力特性模拟及工程应用

结合可门电厂工程实际,采用数值模拟和物理模型试验相结合的方法,对电厂附近潮汐水域的水力热力特性进行了系统的研究。数值模拟和物理模型试验是分析温排水在受纳水域中扩散运移规律的有效方法,可以模拟电厂冷却水排放所产生的流速场、温度场,分析热量的影响范围、时间及强度,优化取排水口工程布置。     

近岸海域温排水的三维数值模拟

采用基于无结构三角形网格有限体积法的三维水流运动与温度输运数学模型模拟潮流场与温度场,模型守恒性好,且能实现对工程区域的贴体模拟。通过潮位潮流实测资料对模型进行了验证,数值模拟结果与实测数据吻合较好。对待建电厂温排水的输运与扩散进行了模拟计算,给出了温排水的时空分布及取水口的温升过程线,为电厂取排水口的设计以及温排水环境影响评价提供了科学依据。     

三维宽顶堰紊流场数值模拟及分析

本文利用三雏标准k-ε紊流数学模型,选择VOF方法追踪自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟能够广泛应用于数值模拟带有复杂自由表面的泄水建筑物紊流场.     

3-D hybrid LES-RANS model for simulation of open-channel T-diversion flows

The study of flow diversions in open channels plays an important practical role in the design and management of open-channel networks for irrigation or drainage.To accurately predict the mean flow and turbulence characteristics of open-channel dividing flows,a hybrid LES-RANS model,which combines the large eddy simulation (LES) model with the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) model,is proposed in the present study.The unsteady RANS model was used to simulate the upstream and downstream regions of a main channel,as well as the downstream region of a branch channel.The LES model was used to simulate the channel diversion region,where turbulent flow characteristics ate complicated.Isotropic velocity fluctuations were added at the inflow interface of the LES region to trigger the generation of resolved turbulence.A method based on the virtual body force is proposed to impose Reynolds-averaged velocity fields near the outlet of the LES region in order to take downstream flow effects computed by the RANS model into account and dissipate the excessive turbulent fluctuations.This hybrid approach saves computational effort and makes it easier to properly specify inlet and outlet boundary conditions.Comparison between computational results and experimental data indicates that this relatively new modeling approach can accurately predict open-channel T-diversion flows.     

基于Fluent的直管式旋桨反应器三维流场的数值模拟

运用计算流体力学（CFD）软件对新型直管式旋桨反应器进行流场模拟。用Gambit建立三维实体模型,采用多重参考系法（MRF）和标准κ-ε双方程模型对反应器内液相流场进行模拟,运用Tecplot对计算结果进行后处理。结果表明：计算所选模型能较准确地模拟反应器内的流场分布,反应器内最大流速和湍动能分布在桨叶端部附近,流体的整体流动趋势以环流为主,有利于不同区域内物料的均匀混合;相比于单一桨叶反应器,该多组合桨叶反应器能提供更大范围的紊动流场。在模拟物为水体的情况下,本反应器对应的最佳转速是40 r/min,并提出反应器在水环境中的应用方法。     

EXPERIMENTAL STUDIES AND NUMERICAL CALCULATION ON TURBULENT BOUNDARY LAYER OF WATER FLOW ALONG CURVED SURFACE

This paper will introduce experimental studies and numerical calculation onturbulent boundary layer of water flow along curved surface in our country in recent years.Onthe basis of the experimental studies,the effects of curvature and roughness on velocitydistribution and pressure distribution and the change of turbulent flow boundary layer onoverflow bucket concave surface is discussed.We proposed the empirical formula of velocity,pressure and the change of turbulent flow boundary layer on outlet bucket concave.According tothe momentum principle,we have deduced the momentum integral equation full water depthboundary layer and using the element as control unit inside the boundary layer on concavesurface of bucket.Combining with continuity equation,we have computed the boundary layerdevelopment on the bucket of a spillway.Compared with the field experimental data,thecalculation results are available.Under polar coordinates,a mathematical model for simulatingtime-averaged flow characteristics in concave surface of bucket is established.The turbulent flowfield on concave surface of bucket is calculated by SIMPLE method and this mathematicalmodel.The flow velocity field,pressure field,distribution of turbulent kinetic energy,distribution of turbulent energy dissipating rate and distribution of shear stress are available.Thecalculation value is consistent with measured test data.     

宽顶堰水流数值模拟分析

本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的水流结构的一个强有力的工具,其结果对物理试验也是一个很好的补充.     

上海CJ电厂温排水试验研究

本文主要根据冷却水物理模型试验关键相似条件,对于上海CJ电厂一、二、三期取排水工程冷却水物理模型进行了设计。详细介绍了对典型水文条件下的温差水流实验,测得了表层温度分布场以及取水口取水温升。结果表明,该模型较好地复演了原体水流流态,为减轻温排水相互影响程度及对环境影响的评价提供了科学的依据,并为各期循环水取排水工程安全、可靠、经济的运行提供了保证。     

二滩水库水温结构及其影响因素研究

应用MIKE 3建立三维水温模型,对二滩水库水温结构进行数值模拟,发现该水库水温垂向分布呈现单温跃层和双温跃层两种型式。 气象要素、库区来水流量和水体温度、水库出流位置及流量大小等是影响水温结构的主要因素。夏季二滩水库随着上游来水水温的升高,水库水温相应升高,但在温度异重流和紊流扩散的双重作用下,是水库中层均温层水体温度同步升高。大坝出水位置的改变,将使库区流态发生变化,随着出水口位置的下移,水库来水和出流形成的纵向水流随之向库底下潜,水库中层均温层垂向厚度增加,对库底水温的干扰增强。     

Large-eddy simulation of suspended sediment transport in turbulent channel flow

The numerical simulation of the non-cohesive sediment transport in a turbulent channel flow with a high concentration is a challenging but practical task. A modified coherent dynamic eddy model of the Large Eddy Simulation (LES) with a pick-up function is used in the present study to simulate the sediment erosion and the deposition in a turbulent channel flow. The rough wall model is used instead of the LES with the near-wall resolution to obtain the reasonable turbulent flow characteristics while avoiding the high costs in the computation. Good results are obtained, and are used to analyze the sediment transport properties. The results show that the streamwise vortices play an important role in the riverbed erosion and the sediment pick-up, which may serve as guidelines for the sediment management and the water environment protection engineering.