平面射流和浮力射流的数学模型及计算方法

本文提出了一个预报平面射流和浮力射流特性的双尺度Ⅱ湍流模型,并给出了六点格式的有限解析法用于数值计算。同时也应用单尺度模型和双尺度Ⅰ模型进行了预报。预报了射流和均匀环境中浮力射流的扩展率、流速分布、温度分布、雷诺切应力分布和湍动能分布。同试验资料的比较证明双尺度Ⅱ模型最好。     

静止分层环境中圆形浮力射流全场特性的数值模拟

本文利用混合有限分析与交错网格的思想，结合文献（３）中提出的数学模型和本文给出的有效边界条件，对静止分层环境中浮力射流全场进行了数值模拟，预报结果与试验资料的良好吻合，表明本文的数学模型及混合有限分析法可正确地模拟分层环境中圆形浮力射流全场的形成过程及其水力和特性。     

静止环境中垂直平面浮力射流稳定性与混合特性数值研究

针对不同的射流参数和环境流体参数下的有限深平面垂直射流，采用混合有限分析法对近区以稳定浮力表面层形式排放和由于近区漩涡产生二次吸附的非稳定排放两种流动形态的混合流体的流速场和温度场进行了数值模拟。结果表明近区排放稳定性主要取决于排放佛汝德数和相对淹没度，而与受纳水体的远区几何形状无关；受纳水体的远区几何形状只对排放水体的混合性质产生影响，这一点对非稳定排放尤其显著。所得结果与Jirka和Harleman的理论分析和试验结果十分吻合，说明所采用数值方法可对平面浮力射流的流动现象进行完整的预报。     

非静态环境中负浮力射流模拟研究

以计算流体学软件Fluent为基础,通过求解基于雷诺数平均法(RANS)的标准紊流模型对非静态环境中第一种形式的负浮力射流进行了模拟和研究,并用Tecplot处理了Fluent计算求得的曲线,由此得出了该种形式的负浮力射流从开始到结束过程中不同时刻的水流流态图以及整个流动过程的流线分布图。将模拟结果与理论计算结果进行对比、分析,表明该模拟结果与理论计算结果和实际情况吻合,说明该模型和方法能够计算此类负浮力射流。     

弱的负浮力射流研究进展

本文主要总结了利用量纲分析和标度分析研究弱的负浮力射流在均匀和线性分层环境流体中的流动特性,以及利用直接数值模拟来验证和定量化表征流动特性的标度关系的进展情况。     

流动环境中平面负浮力排放的数值模拟

建立流动环境中平面负浮力倾斜射流的二维k-ε湍流模型，采用D M Shahrahani和J D Ditmars(1976)的试验资料进行检验，并且对平面负浮力倾斜射流流动特性进行了数值预报。给出了射流的分区及分区的界限，同时亦给出了涡心断面的物理量的分布及典型断面上湍动能平衡图。     

不同射流温度对多孔热水浮力射流的影响

为探讨不同射流温度对多孔热辐射流的影响,采用有限元数值模拟方法得出了射流温度分别为35、40、45 ℃时不同位置处的流场和温度场,指出:射流从孔口射出后速度衰减很快,随着距离的增大,速度的衰减逐渐变慢,直至衰减到与环境水流流速相同;射流温度越高,紊动作用越强烈,紊动扩散也越强,达到相同温度时所需的距离越近,射流的影响区域越大.     

横流均匀环境中三维线源型正负浮力射流特性研究

本文利用混合有限分析法及交错网格。对横流均匀环境中三维线源型正负浮力射流及负浮力射流的特性进行研究，分析了不同工况下流速，温度和湍动能在断面上的分布及影响射流轨迹线的因素，讨论了轨迹线上温度的变化及浮力射流的贴壁现象。对三维长线源型负浮力射流，分析了流速比，喷口弗汝德数对负浮力射流的影响。     

静止浅水环境中水平圆形浮力射流稳定性的数值研究

给出描述考虑浮力效应的热污水水平圆形浮力射流的数学模型，采用Balasubra-manian等（1978）的实验资料进行检验，计算结果和实验资料的吻合证明了模型和方法的有效性。在此基础上给出静止环境中水平圆形浮力射流稳定性的条件和表面最小稀释度的经验公式。     

湍浮力射流形成后区特性的预报

应用作者所提出的数学模型和计算方法,对浮力射流形成后区的特性进行了预报。得出中性浮力点以前的形成后区,可分为非浮力区、过渡区和卷流区。得到了非浮力区和卷流区的时均流速、时均温差、雷诺切应力、湍动能及其耗散率的分布和湍动能的平衡。这些预报结果与试验资料基本吻合。     

湍浮力射流形成区内特性的预报

应用作者所提出的数学模型和计算方法,对浮力射流形成区内的特性进行了预报。得出了形成区内中线流速、温度和湍动能的沿程变化,以及射流核的长度和掺入速度。也得出了流速、温度和湍动能在断面上的分布。并分析和讨论了出口条件及环境分层对这些特性的影响。     

动水中负浮力射流特征量的研究

流动环境中的负浮力射流与一些工程和实际问题的密切关系，已成为近几年环境水动力学领域中一个十分重要的课题。本文简要地介绍了目前已有的研究工作，并作了评价。在此基础上，提出了进一步研究的问题。     

横流中扩散器长度对浮力射流的影响

本文利用混合有限分析法及交错网格的思想，对横流中有限长线源型浮力射流进行数值计算，成功模拟了端涡现象及其发展过程，并分析了扩散器长度对湍浮力射流的影响。     

同流多孔热水浮力射流排放特性实验研究

水环境污染问题是当今世界各国所普遍关注的重大问题.城市污水,热电、核电厂的冷却水排放过程都与射流有关,因此,研究各种污水处理工程中排放口附近的流动特性具有重要的理论和实际意义.利用声学多普勒流速仪(ADV)测速系统和数字温度仪研究了同向三圆孔热水浮力射流的排放特性,得到了流速和温度的分布、不同孔间距和流速比的射流轨迹线、射流中轴线上的速度和温度衰减.探讨了相对孔间距和流速比对多孔浮力射流流动变化特性的影响,实验和数值模拟反映的变化规律相一致,射流轴线速度和温度衰减变化明显的区域主要集中在80～90倍的射流直径范围内;射流温度相同时,流速比越大,中轴线上温度和速度衰减越快,射流轨迹线向上抬升的趋势越小;孔间距越小,射流轨迹线向上抬升的趋势越明显.     

双孔平面射流的数值模拟

本文比较了用标准Ｋ－ε模式，修正常数的Ｋ－ε模式和低雷诺数Ｋ－ε模式拟双孔平面射流流场，并同中线流速沿程变化，流函数等值图和压强等值图的试验资料相比较，证实修正常数的Ｋ－ε模式模拟是较精确的，而且是简单易行的。     

冷却水工程中湍浮力射流的三维数值模拟

本文作者针对冷却水工程的实际问题，应用浮力修正的ｋ－ε双方程湍流模型及控制容积法，对有横向来流条件下的表面湍浮力射流进行了三维的数值模拟，成功地预测了由温度引起的分流现象，拓宽了湍流模型在该领域的应用。     

横流中三维线源型浮力射流特性的研究

本文利用混合有限分析法及交错网格，对横流中有限长线源型浮力射流进行数值计算，成功模拟了端涡现象及其发展过程，并分析了扩散器长度及浮力对湍浮力射流的影响。     

平面掺气散裂射流特性

本文根据部分掺气散裂射流的特性，提出了相应的物理模式与数学模式，并通过简化与相似分析得到了掺气散裂射流的半宽，水挟气泡区的半宽，水核区的半宽和射流掺混区与水挟气泡区边界处的含气浓度随射流初始条件的变化，并将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，两者甚为一致。     

静水条件下垂直圆管负浮力射流的数值模拟

建立了静水条件下垂直圆管负浮力射流的三维水动力数学模型和物理模型,两者的无量纲垂向速度吻合较好;对静水条件下垂直圆管负浮力射流的水动力特性进行了研究。结果表明：随着射流初始速度的增加,射流初始密度和喷口直径的减小,射流最大上升高度和稳态高度均增加。射流初始速度和射流初始密度对最大上升高度时刻中轴线垂向速度衰减早晚和衰减率的影响不大;随着射流初始密度的增加,稳态高度时刻的射流中轴线上垂向速度衰减较晚,衰减率增加;射流量一定时,随着喷口直径的增加,最大上升高度时刻和稳态高度时刻射流中轴线上垂向流速衰减较早,衰减率减小。分别建立了密度弗劳德数表达的无量纲最大上升高度和稳态高度线性关系式;本研究中射流最大上升高度和稳态高度比值趋近于常数1.52,与密度弗劳德数基本无关。研究结果可以为静水条件下垂直圆管负浮力射流的设计和工程应用提供一定的参考依据。