丁坝长度对弯道水力特性影响的数值模拟研究

于河道弯折处设置丁坝后,其水流特征显著改变,为探究该问题,采用RNG k-ε湍流模型及VOF模型对60°弯道内的单丁坝绕流进行了三维数值模拟,模拟中分别计算了设置3种丁坝的工况(模型单丁坝的长度分别为0. 15、0. 25、0. 35m)。基于数值计算的结果,重点对弯道流场结构、断面流速分布、湍流特征参数和液面特性等进行了分析探讨。研究表明:水流流经无丁坝的弯道,会对凹岸产生冲刷,凸岸造成淤积;丁坝的布设,加剧了凹、凸两岸的流速不均匀性,削弱了对凹岸的冲刷,调整了水面横比降;当丁坝长度增长,混流区的尺度变大,流体湍动能以及湍流黏度的强度和作用范围随之变大;在坝后流动分离区域,湍动能呈现最大值,在坝后旋涡中心区域,湍流黏度呈现最大值。     

基于片状激光-CCD浓度测试系统研究屋顶形状对街谷内污染物扩散的影响

基于风洞实验平台,利用研发的片状激光-CCD浓度测试系统结合数值模拟,研究不同屋顶形状对街道峡谷内线源污染物扩散分布的影响。结果表明,采用的浓度测试系统可以在不影响流场的情况下清晰再现街道峡谷内部污染物分布的特征,并且测试结果与数值仿真结果有较好的一致性。当迎风建筑屋顶低于背风建筑屋顶时,街谷内为一顺时针主涡,污染物主要聚集在街谷背风侧;迎风建筑屋顶高于背风建筑时,街谷内形成顺时针旋涡在上、逆时针旋涡在下的两个耦合旋涡,此时污染物在街谷迎风侧聚集。     

建筑热羽流影响下空气污染物跨楼层扩散特性

采用风洞实验和数值模拟,以单侧通风6层建筑为研究对象,考虑水平来流和太阳辐射引起的近壁面热羽流的耦合作用,探究了不同理查德森数Ri下建筑壁面热流运动、温度分布及污染物在竖直方向的跨楼层扩散传播特性。研究表明：当Ri≤5.64时,水平风力占主导,建筑2/3高度以下迎风面有明显的下行及向两侧的流动,1层释放的污染物对2层及以上楼层几乎没有影响,此时归一化净逃逸速度NEV^*基本保持不变;当Ri>5.64时,壁面热浮升力作用不能被忽略,随着Ri的增大,NEV^*明显增大,表明有更多污染物从1层室内扩散出来,沿迎风面向上运动的热流对高层室内产生影响,导致污染物跨楼层传播的风险增大。     

风向对屋顶烟囱排放污染物扩散特性的影响研究

在不利气象条件下建筑屋顶烟囱排放污染物对近地面空气质量影响较大,因此对其扩散特性进行评估至关重要。采用数值模拟方法,研究不同风向（风向角α=0°～180°）下,下台阶建筑屋顶烟囱排放污染物扩散分布特性;采用商业软件FLUENT对基于standard k-ε湍流模型的数值模型进行求解。结果表明：烟囱排放污染物对近地面空气质量的影响受风向角影响较大,这会导致建筑背风面上污染物浓度分布不一致,尤其是α=0°时,对建筑壁面以及街谷内的行人呼吸高度处影响最大。     

气溶胶污染物跨楼层传播特性数值研究—建筑热羽流影响

太阳辐射力和水平来流惯性力引起的壁面热羽流会对建筑表面的污染物跨楼层扩散传播产生明显影响。采用风洞实验和数值模拟,研究6层居民建筑在不同强度热羽流影响下,气溶胶污染物沿建筑立面不同楼层扩散分布特性。采用理查德森数Ri表示建筑立面热羽流的强弱。研究表明,建筑立面的热羽流对气溶胶污染物的扩散分布有明显影响。当Ri < 2.28时,污染物主要向迎风面近地面聚集,导致近地面污染物浓度较高;当Ri ≥ 2.28时,污染物向高处扩散,将引起严重的污染物跨楼层扩散传播风险。     

理想条件下建筑屋顶热效应对污染物扩散特性的影响

基于realizable K-ε湍流模型,采用CFD模拟研究了背风建筑屋顶不同强度热效应产生的自然对流作用对建筑周围流场、温度场及屋顶烟囱排放污染物扩散的影响。研究中采用理查德森数Ri(0～1.15)表示背风建筑屋顶受太阳辐射产生的热浮升力与来流惯性力的相互作用强弱,并通过风洞试验对构建的数值模型进行了验证。结果表明:数值模型计算结果在湍流施密特数Sc_t=0.1时与风洞试验实测结果吻合最好;当Ri0.78时,随Ri增大,迎风建筑A的背风区流动结构变化显著,街道峡谷背风面及行人呼吸高度面污染物浓度显著降低,降幅分别可达58%和70%;Ri≥0.78时,热浮升力占据主导,迎风建筑背风区流动结构及污染物的分布基本不再发生变化,而且由于热浮升力明显的抬升作用,使得街道峡谷内污染物浓度水平较低。     

新型AmOn反应器好氧区流场优化与实验研究

基于气升式环流反应器原理设计的新型AnOn反应器，是集传统氧化沟和二沉池工艺于一体，同时实现有机物去除、反硝化脱氮除磷、污泥回流以及泥水分离等功能的高效污水处理生化反应器。曝气装置是该反应器的核心部件，不但起到曝气充氧、紊动传质的作用，而且还是整个反应器内液相垂直流动的动力来源。本文借助CFD技术，对好氧区曝气方式改进前后流场特征进行模拟，分析不同流场情况对好氧区紊动传质及处理效果的影响。实验表明，双管曝气方式下，中间一道曝气管的曝气搅拌作用破坏了单管曝气方式下的循环涡流，使得液速和气含率分布更加均匀合理，好氧区流场更加有利于气液和液固传质，相同曝气量条件下污水处理效果得到很大加强。