竖缝式鱼道水力特性三维数值模拟

以斯洛文尼亚布兰卡水电站竖缝式鱼道为例,分别用大涡模拟(LES)和RNGκ-ε紊流模型计算鱼道三维流场,并利用实测数据对两种模型的数值计算结果进行验证,进而对比分析了不同时刻典型截面的流场结构。结果表明,两种计算模型均可满足鱼道工程设计的基本要求,较RNGκ-ε紊流模型仅能提供时均水流特性,大涡模拟有力补充了鱼道内瞬态涡结构细节,可为进一步明确鱼道内水流的瞬态特性与鱼类上溯行为的内在关联提供有效的分析工具。     

组合隔板式鱼道水力特性数值模拟研究

鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。     

隔板型式对竖缝式鱼道水力特性的影响研究

通过改变隔板中竖缝的位置和数量,构造四种不同型式的竖缝式鱼道,利用计算流体动力学分析工具,获得了不同工况下四种鱼道模型的三维流场。研究表明:同一鱼道型式、同一底坡,其主流曲线形式(池室内水流形态)与流量变化无关。研究结果可为鱼道设计提供参考。     

竖缝式鱼道水力特性与鱼类运动特性相关性分析

竖缝式鱼道(Vertical Slot Fishway,VSF)作为一种协助上溯性鱼类恢复其洄游通道的生态补偿措施,受到广泛关注。其过鱼效果与VSF的水力特性和鱼类的游泳运动能力密切相关。因而,良好的VSF设计应保证池室内的水力特性与过鱼对象的游泳运动能力相适宜。本文选取上溯性鱼类鳙鱼和草鱼为研究对象,将VSF池室内水力因子空间分布与鱼类运动轨迹相叠加,定量分析了鳙鱼和草鱼在上溯过程中的运动特性、水力偏好以及鱼类运动轨迹与特定水力因子的相关程度。试验结果表明:在流量为0.135 m3/s的VSF池室内,两种鱼喜好在紊动能为0.02~0.035 m2/s2、流速为0.16~0.4 m/s、紊动耗散率为0.02~0.04 m2/s3、应变率为2~3.5 s-1的范围内运动。鳙鱼和草鱼在不同水力区域内的上溯时间与紊动能、流速相关性较大;水流流速矢量体现鱼的趋流特性,决定了鱼的上溯方向,而对于局部空间内鱼的游泳运动行为,紊动能可能是影响更直接的水力因子。     

纯活性炭粉末布袋脱汞的比较研究

为解决布袋除尘器活性炭（AC）喷射脱汞传统技术中活性炭粉末利用率低、脱汞效率低的问题,提出了纯活性炭粉末一布袋脱汞新技术,采用纯活性炭粉末为吸附剂,进行了布袋脱汞实验研究,结果表明：纯活性炭粉末初次吸附的前85min的平均脱汞效率为99．1％,脱汞效率大于75％的累计吸附时间为1335min．为便于比较,进行了活性炭粉末掺杂不同比例飞灰的脱汞实验,结果表明：纯飞灰在初次吸附的前85min脱汞效率仅为19．3％,165min时脱汞效率已经下降为0．活性炭粉末掺杂飞灰比例分别为0,20％,50％,80％,95％时,初次吸附的前85min的平均脱汞效率分别为99．1％,95％,85．3％,79．7％,59．6％,每克活性炭脱汞效率大于75％的累计汞吸附量分剐为196．1,172．5,133．8,123．6,21．7btg．可见,布袋一纯活性炭粉末脱汞新工艺具有良好的脱汞效率和活性炭利用率．     

异齿裂腹鱼通过鱼道内流速障碍能力及行为

鱼类通过流速障碍能力是鱼道设计的主要生态指标,目前国内外主要使用封闭游泳水槽进行鱼类各种游泳速度指标及游泳行为研究,其水流流态及鱼类游泳行为与鱼类通过鱼道的实际状态有较大的差距,有必要结合鱼类游泳速度指标来探索能够更加准确量化鱼类通过鱼道流场的游泳能力测试方法。首先,在封闭游泳水槽中通过速度递增法测得异齿裂腹鱼临界游泳速度(101.01±20.86 cm/s)和突进游泳速度(196.94±21.80 cm/s);然后,以临界游泳速度和藏木水电站鱼道竖缝流速(110.00 cm/s)为参考,通过在开放游泳水槽内加不同束窄梯形体,形成类竖缝式鱼道的鱼类自主游泳能力测试水槽,开展两种底坡条件下4级短竖缝(工况1和工况2竖缝流速为101.55±14.87 cm/s、114.63±24.28 cm/s,竖缝顺水流长度均为40 cm)和单级长竖缝(工况3竖缝流速为137.45±17.63 cm/s、竖缝顺水流长度为160 cm)下试验鱼通过流速障碍能力和行为研究。试验结果表明:工况1、工况2下试验鱼通过4级竖缝成功率分别为82.05%、84.62%,通过流速大于临界游泳速度的竖缝时,持续爆发游泳时间为0.52±0.34 s;工况3下93.33%试验鱼以209.43±21.76 cm/s游泳速度成功通过单级长竖缝;3种工况下试验鱼通过流速大于临界游泳速度的竖缝时,以与突进游泳速度无显著性差异(P0.05)的恒定游泳速度(214.01±30.64 cm/s)上溯。鱼类游泳轨迹与流场耦合分析表明:鱼类上溯所需时间及路径长度与其选择的游泳路径密切相关,试验鱼通过借助回流区同向水流推动,增加上溯效率。本文研究方法及研究结论可为鱼道设计、改造、评价提供依据。     

基于三种湍流模型的竖缝式鱼道水力特性研究

为研究不同湍流模型对竖缝式鱼道数值模拟的适用性和准确度,采用RNGκ-ε模型、大涡模拟(LES)模型及分离涡(DES)模型3种湍流模型对某竖缝式鱼道进行数值模拟,并对比分析了模拟的竖缝式鱼道流态特征、流速及湍动能等水力指标值与实测数据。结果表明,3种模型均可较为准确地解析鱼道池室流态特性,其中DES模型最能反映竖缝式鱼道的流态、流速分布;综合模拟成本后,RNGκ-ε模型在湍动能模拟方面较其他两个瞬时模型具有优势。因此,鱼道数值模拟在不追求较高精度流场特征的要求下,应优先选用RNGκ-ε模型。研究结果可为今后数值模拟在鱼道工程的应用提供参考。     

非催化条件下柴油机尾气等离子净化技术的研究进展

概述了在非催化条件下低温等离子技术在柴油机尾气净化中的各种应用及其技术关键；介绍了该领域的国内外研究发展现状和最新研究成果，并阐述了柴油机尾气等离子净化技术未来的发展方向和应用前景。     

加速流对不同体长草鱼幼鱼下行行为的影响

加速流是鱼类下行过程中必须面对的特征流场,其普遍存在于鱼类下行过坝通道中。为探究加速流对不同体长草鱼幼鱼下行行为的影响,本文以体长5.75 ~ 9.48 cm的草鱼（Ctenopharyngodon idellus）幼鱼为研究对象,比较两种不同加速流工况（水流加速度分别为0.29 m/s2、0.59 m/s2）对不同体长草鱼幼鱼的累计通过率、第一次到达加速区的时间以及非加速区和加速区的时间占比等的影响。结果表明：加速流为0.59 m/s2,体长7.55 ~ 9.48 cm的草鱼累积通过效率最高;加速流为0.29 m/s2,体长5.75 ~ 6.48 cm的草鱼累积通过效率最高;加速流为0.59 m/s2,体长7.55 ~ 9.48 cm的草鱼第一次到达加速区的时间最短,可认为具有较强的下行洄游动机。不同加速流工况对应的上游非加速区域均对草鱼幼鱼下行造成了延迟效应。研究结果可为优化鱼类下行过坝效率提供一定参考。