平面激光诱导荧光技术测量横流中射流浓度场的研究

利用已建立的考虑了二维数字校正的ＰＬＩＦ浓度场测量系统获得了横流中单孔和五孔垂向射流四种典型工况浓度场，观测到低流速比时射流出分叉现象及尾涡，并给出了马蹄涡结构沿水深的变化过程，文中还对单孔射流的特性进行了比较，分析。  

河道温度及浓度场的平面二维数值模拟

 立了河道水流、温度及浓度输运的水深平均平面二维数值模拟模型，由模拟水流、温度及浓度和紊流3个子模型组成。该模型在计算定解条件 模型参系数取值、河道岸边界和动边界模拟以及水流自动调整计算思想等方面进行了适用可行的处理。应用该模型进行了试验室空腔水槽温度和含沙量场以及长江口南支河段温排水及盐水入侵的数值模拟计算，证明了模型的可行性和适用性。  

辽东湾海域水体污染物输运的数值模拟

该文在详细了解辽东湾海域自然状况的基础上,引入辽东湾沿岸各重点排污口点源输入的影响,建立了辽东湾海域污染物输移的对流扩散模型,对该海域不同营养盐要素的分布状况进行了模拟.通过与海域已有监测值的比较,验证了模型的精确性和稳定性,体现了模型对辽东湾海域的潮流场及浓度场进行重演与预测的能力.  

浓度及温度场问题三维数值模拟及应用

研究温度和污染物的扩散规律,对于健康河流具有十分重要的意义。在排水口附近,温度和污染物的扩散具有很强的三维性。在已开发的三维紊流水动力模型基础上,研制了浓度及温度场三维数学模型。在模型中,空度用来处理不规则边界,VOF用来处理自由面。另外,模型还采用了k-ε紊流模型和壁面函数。利用建立的模型,对水槽和天然的排水口附近的水位、流场、紊动能及其扩散率、温度场和浓度场的分布规律等进行了模拟和研究。通过研究进一步认识了排水口局部三维水流运动规律,浓度和温度扩散规律及分布。  

大范围、高帧频PLIF 浓度场测量系统的开发及应用

平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)是环境水力学领域研究污染物紊动扩散机理的重要手段。采用鲍威尔棱镜与菲涅尔透镜组合扩展蓝色激光束、生成光强分布比较均匀的平行片光,通过高速摄像机采集高分辨率的荧光图像,据此开发了大范围、高帧频PLIF浓度场测量系统,解决了常规PLIF技术测量区域小、采样频率低、片光分布不均匀的问题。提出了适用于矩形平行片光特点的参数标定方法及浓度场还原算法,并初步用于恒定流条件下的垂直射流浓度场研究。结果显示,喷口附近(z-z)o/lm<1范围内属动量作用近区,射流轴线最大高度为(z)max-zo/lm=2.3。与已有研究成果的对比表明,本系统测量的射流浓度场合理可信,验证了系统的可靠性。  

利用数字图像处理技术测量浓度场的实验研究

利用数字图像处理技术是当前研究环境污染物扩散机理的重要手段.该文通过水槽实验,分析了污染物图像的灰度与污染物的浓度、光源的距离以及排放口所在水深的关系,并建立了污染物浓度与图像灰度关系的方程.利用该方程对射流在横流中测量的图像进行了浓度场计算,得到的结果与实际情况吻合较好,因此,该方法能广泛应用于物质扩散机理的研究.  

引汉济渭椒溪河隧洞施工通风数值模拟研究

引汉济渭工程是陕西省缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题，而提出的由汉江调水到渭河流域的大型水利工程。椒溪河段工程为穿河段，地形地质相对复杂，隧洞施工期的通风问题也相对比较严重。本文采用CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟方法对带有支洞隧洞的通风过程进行模拟，研究几种典型工况下隧洞内的流场和浓度场在施工期时随时间的变化规律，分析掌子面以及支洞内涡流对气流及有害气体分布的影响。在气流排散通道不顺畅时，掌子面附近的涡流区域内涡流的大小和位置呈现周期性的变化，并随通风时间的增加影响范围逐渐降低。隧道爆破产生的有害气体和烟尘会随着气流的流动发生移动和扩散过程，并逐渐排向洞外。通过对隧洞主洞与支洞内气流和有害气体排散过程的研究，得出隧洞爆破后在通风作用下隧洞的掌子面附近和支洞与主洞的交叉位置处形成涡流区，涡流的产生和变化不断的消耗通风的机械能，降低通风效率，对有害气体的排散造成一定的阻滞作用，隧洞内害气体的排散过程包括移动和扩散两方面，移动过程将CO排向洞外，扩散过程不断的降低洞内CO峰值，总结出了不同工况下隧洞内达到安全浓度的时间，对隧洞施工进度给出一定的参考意见。  

岸边排放口近区流场和浓度场特性的分析

本文对各种全深度岸边正交、斜交排放问题应用了水深平均的k-ε紊流模型计算了排放口近区的流场和浓度场,并进行了试验量测,以实测值对计算所得的回流尺度及浓度分布结果作了对照。文中依据计算结果和实测资料分析了影响近区流场、浓度场的主要因素;提出了排放口对岸的影响可略去时河宽B_(cr)的估算式;指出了近区回流尺度的变化规律;对不受河宽影响的近区导出了计算射流轨迹的公式。  

大厂镇江段污水排江近区的剖面计算

本文建立的潮汐流动中垂向排污的近区计算模型，为ｋ－ε双方程精细模型，当采用有限控制体积法将各方程离散后，用压力校正法求解流场和浓度场。模型经潮汐水槽资料验证，并对长江大厂镇江锻５个排污方案进行了分析计算，计算结果合理可靠。  

大厂镇江段污水排江近区的剖面计算

本文建立的潮汐流动中垂向排污的近区计算模型，为ｋ—ε双方程精细模型，当采用有限控制体积法将各方程离散后，用压力校正法求解流场和浓度场。模型经潮汐水槽资料验证，并对长江大厂镇江段５个排污方案进行了分析计算，计算结果合理可靠。