基于EFDC模型的天镜湖水动力优化调控方案研究

太仓市天镜湖以长江水为水源,补水量只能维持蒸发渗透水量,湖水基本不动,水体极易处于高度富营养化状态。针对该湖现有问题,利用环境流体力学模型(EFDC模型)建立了天镜湖的三维非稳态水量、水龄、污染物颗粒追踪数学模型,对天镜湖水动力优化调控方案进行了模拟(模拟内容包括水位、流速和水龄)。模拟结果表明,通过浏河闸开启向天镜湖引水能够在一定程度上加强湖入口和中心区域的水体流动性能,且浏河闸开启的时间越长效果越好,但引水对天镜湖内部(远离入口处)区域的水动力无明显的改善作用;在西南风条件下,开启浏河闸引水对湖区的水动力改善效果最好;在现状条件下,湖区中存在多处水体交换差的区域(集中在湖周边和远离入口的地方),可能成为天镜湖潜在的水体富营养化高发区。     

浅水湖泊风生流强度数值模拟及工程应用

针对浅水湖泊风生流对改善湖泊水环境的积极作用,基于水动力模型,建立了二维浅水湖泊风生流数值模型,利用单一变量控制法,综合分析了地形、风向、补水流量等影响浅水湖泊风生流的主要影响因素。以南方某城市浅水湖泊为例,模拟分析了不同方案下的风生流环流强度和流场特性,并由多方案效果综合分析和方案优化,提出了改善湖泊水环境的最佳工程与调控方案。     

基于数值模拟的浅水湖泊污染物识别与去除关键指标研究

鉴于浅水湖泊入湖口生态修复需制定一系列关键控制指标以提高工程布置和设计的科学合理性,以苏州市阳澄湖为例,采用MIKE 21软件建立阳澄湖水动力水质耦合模型,分析不同时期不同区域入湖河道水量水质输入对湖区水质影响贡献率,试算阳澄湖国控断面水质达标条件下入湖河口生态修复工程污染物去除率要求。结果表明,阳澄湖西岸、北岸主要入湖河道对湖区水质影响贡献率高,在全年不同时期交替控制湖区水质,西岸、北岸主要入湖河口生态修复工程污染物去除率推荐取值分别为20%、30%,可使阳澄湖国控断面水质达到Ⅲ类目标,实现生态修复工程经济合理、技术可行、效果可达有机统一。     

基于RMA2模型的滩地风机基础水动力模拟研究

基于RMA2模型,以雷诺形式N-S方程为基础、以加权余量伽辽金有限元为基本求解方法,在实测地形上对河道进行概化,采用二次三角形网格离散模拟区域并进行局部加密,模拟了电场建设前后辽河滩地风机基础周边河段的水位、流速、流场分布等特性。结果表明,电场建成后对河道水位、流速影响均较小,虽存在局部绕流现象,但影响范围较小,绕流迅速消退,为电场建设和河道防洪评价提供了科学依据。     

基于MIKE11的太子河观-葠河段水文水动力模型研究

针对辽宁省太子河观音阁水库至葠窝水库河段水环境污染严重的现状,采用MIKE11软件构建了流域水文水动力模型,以流域水量平衡和枯水期流量拟合效果佳为原则,利用长序列逐日气象水文实测资料进行了参数率定及模型检验,并分析了参数的敏感性和取值合理性.结果表明,模型在率定期和验证期模拟效果均良好,可供水质研究及库群与闸坝联合调度方案研究参考.     

考虑潮汐影响下浅水浮式风电结构动力响应研究

以OC4-DeepCWind半潜式风电机组基础和NREL的5 MW风电机组为研究对象,考虑浅水环境条件和潮汐影响,进行浮体水动力分析和系泊布置方案设计,对风电机组-浮体-系泊耦合系统进行整体动力响应分析。研究结果表明,在浅水条件下,浮体水动力特性和系泊回复刚度受水深影响显著,且在水深与结构的吃水比过小时,结构物与海底之间相对流速增大也会对结构物的安全性能产生不利影响,在结构设计阶段需特别考虑。     

基于健康湖泊理念的城市湖泊湖滨带生态建设与保护

基于健康湖泊“形态合理、生态稳定、抗干扰能力强、景观优美”的理念,从湖滨带功能区划、岸线形态优化、环湖保护控制模式构建、湖滨带生态修复与保护及滨水景观塑造等方面,综合研究了城市湖泊滨水区的生态建设与保护,多角度探讨了湖泊生态建设和保护的思路及具体措施。     

基于Delft3D的大辽河水动力水质数值模拟

近年来,大辽河流域工业化发展迅速,带来了一系列水质恶化问题。因此,通过实测大辽河水文和水质数据,基于Delft3D建立大辽河二维水动力模型,对其进行水位和水温验证,计算值与实测值基本吻合;在水动力模型的基础上建立水质模型,对其进行NH⁺₄-N(氨氮)和DO(溶解氧)验证,计算结果基本能够反映真实水质变化趋势。通过验证后的水动力水质耦合模型分析大辽河水动力水质输移特征。结果表明,大辽河具有明显的半日潮特征,河口处的流速低于内陆河道的流速;NH⁺₄-N浓度年际分布较为均匀,DO浓度夏季较低,冬季较高;涨潮时,河口处NH⁺₄-N浓度降低,落潮时河口处NH⁺₄-N浓度升高;汛期排放的污染物浓度峰值高于枯水期的值,峰现时间也早于枯水期,在枯水期,污染物更容易在河口处滞留;整合排污口和减排两种方式均能降低河道内污染物浓度,靠近河道上游整合排污口方式优于减排方式,靠近河口减排方式略优于整合排污口。研究成果可为大辽河水质管理提供...     

潮流能水轮机叶片翼型水动力性能的数值模拟研究

鉴于潮流能水轮机叶轮叶片性能的好坏关系到叶轮的捕能效果,而叶片翼型的水动力性能是叶片设计的基础,基于CFD软件ANSYS CFX对部分翼型的水动力性能进行了分析。首先在不同湍流模型下对NACA2412翼型的部分水动力特性进行数值模拟并与试验值做对比分析;然后在SST湍流模型下,对NACA64421翼型在攻角为0°时,探讨了边界层网格对数值模拟结果的影响;并对其在攻角为-2°~20°情形下的水动力性能进行了数值模拟。结果表明,湍流模型的选用、边界层网格划分及近壁尺寸的选取对数值模拟结果的影响均较大,并通过数值模拟得到了NACA64421翼型的升力系数、阻力系数、最佳攻角、失速角等水动力性能参数,可为水轮机叶片设计时翼型的选取提供参考。     

人类活动对丰水季节浅水湖泊磷素赋存特征的影响

以实测数据为依据,对受到不同方式人类活动影响下的丰水期九龙口、大纵湖、蜈蚣湖和得胜湖4个浅水湖泊进行研究,解析畜禽养殖、航运、围网养殖及原始湖荡湿地等不同类型的浅水湖泊在丰水季节沉积物—水界面中上覆水、间隙水和沉积物中磷素的赋存形态,并探究不同形态磷素的垂向分布规律。结果表明,丰水季节湖泊中各形态磷素在上覆水、间隙水和沉积物三者之间存在较大的浓度梯度,表现为沉积物间隙水上覆水;四个湖泊上覆水中总磷(TP)浓度介于0.12~0.21mg/L之间,PO_4~(3-)浓度为0.05~0.18mg/L,已达富营养化标准;各形态磷素分布受人类活动影响明显,有污水输入的得胜湖和围网养殖严重的湖泊TP含量较高,而刚经过疏浚的九龙口TP、PO_4~(3-)平均浓度最低;总体上各形态磷素在垂向分布上多表现为锯齿状波动,分布差别较大,间隙水中碱性磷酸酶(APA)表层4cm以上呈锯齿状变化,4cm以下多呈锯齿状降低或平缓降低;沉积物中PO_4~(3-)随深度的增加呈现锯齿状变化;沉积物中有机磷的矿化作用明显,草型湖泊各形态磷相对低于其他湖泊,APA明显高于其他湖泊。     

MIKE21水动力学模型在洪泽湖水位模拟中的应用

洪泽湖作为淮河流域最大的平原水库和南水北调东线工程的重要调蓄水库,确保其优良的水质和稳定的水位至关重要。根据洪泽湖的地形和水文条件,利用MIKE21水动力学模型,模拟了洪泽湖的水位变化过程。结果表明,MIKE21模型能较好地模拟洪泽湖水位过程,模拟误差均在可接受范围内,且模拟精度可满足计算要求。     

汾河三期蓄水工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水影响的数值模拟

为分析汾河三期工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水的影响,建立人工湖与地下水流耦合数值模型,并选取渗透系数、给水度、降水入渗系数、最大蒸发系数和湖底电导率5个影响因素进行正交试验分析。数值模拟结果表明,人工湖不进行防渗处理时,年渗漏量为1 259.6×10~4 m~3,最大壅高值为2.4m,壅高影响距离6.7km,对太原市浅层地下水影响较大,垂直封闭防渗有效地减小了湖泊渗漏量与地下水壅高范围,渗漏量随防渗墙进入潜水隔水层深度的增大而减小。正交试验结果表明,各影响因素对年渗漏率的影响程度从大到小依次为湖底电导率渗透系数最大蒸发系数给水度降水入渗系数。研究成果可为太原市人工湖建设与工程防渗设计提供依据。     

基于水动力水质联合调控的温州市主城区平原河网引水规模研究

鉴于引调水工程可显著提高平原河网水资源水环境的承载能力,针对温州市主城区平原河网水系特点,以瓯江干流为调水水源、以区域引排工程为手段,构建其水动力水质联合调控模型,在分析引水水质及污染物入河量的基础上,同时考虑目标流速和目标水质两个因子,确定研究区所需引水规模为30m3/s,为研究区调水引流方案提供了支撑。     

考虑水质及水动力条件的滨江圩区最优活水方案

为探究考虑水质及水动力条件的滨江圩区最优活水方案,以滨江圩区南京团结圩为例,利用MIKE构建一维河网水动力水质耦合模型,在合理确定水动力及水质改善目标的基础上,依据活水水源、活水水量、活水点、达标活水历时、活水调度方式的变化设计活水方案,分析各方案模拟结果比选最优活水方案.结果 表明,同时调引长江水和高旺河水的最优引水...     

引江济巢工程对改善巢湖水质的数值模拟分析

巢湖受周围城市工业化及农业生产迅速发展的影响,湖区及流域的生态环境发生了巨大变化,尤其是近几年巢湖水质达到重富营养化水平。引江济巢工程是改善巢湖水质的重要工程措施,采用EFDC生态动力学模型模拟了巢湖不同调水流量、调水线路、调水时间对水环境的影响。结果表明,引江济巢工程在一定程度、时间上使巢湖湖区水质发生一定程度的改善,但若入湖水质不达标,调水也增加了巢湖的富营养化风险。     

水动力调控三峡库区支流水华方案初步研究

针对三峡水库蓄水运用后支流库湾春季水华频现问题,利用MIKE 21模型建立了香溪河—三峡库区整体平面二维水动力数学模型,对春季不同水文条件下香溪河口回水区的流速进行了数值模拟。计算结果表明,三峡水库单独调控时,小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s,而支流水库单独调控时,在丰水年香溪河口流速可大于0.05 m/s,仅利用三峡水库小幅度水位变动(0.6~1.0 m/d)对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可适度控制三峡库区支流库湾水华的爆发。     

东湖水环境动力学特征研究

利用二维湖泊浅水动力学模型和二阶有限差分格式对武汉市东湖的风生流进行了初步的模拟计算。模拟结果表明,在2.5 m/s的定常NNE风作用下,1 h后东湖开敞湖区开始形成固定的环流;3~4 h后东湖水体形成流速在厘米量级的稳定的风生环流。东湖水环境动力学特征的初步研究结果为东湖的水生态环境保护与修复提供了技术支持。     

小型水火管热水锅炉水动力简化设计

通过对一台2．8MW水火管锅壳式热水锅炉进行水动力简化设计计算，并对计算结果进行分析，证明在简化设计的情况下，锅炉水循环一样安全可靠。     

小型四冲程汽油机准维循环模拟研究

汽油机循环模拟以建立汽油机一个完整循环过程的数学模型为基础,它可用来研究流动、传热和燃烧等过程的细节及发动机整机性能。本模拟把运行模式、运行工况、气道状态、传热、湍流参数及发动机设计等参数作为输入,输出不同曲轴转角下的气缸压力、温度、传热率和通过进、排气门的工质质量流量、流速及燃烧阶段卷吸燃烧质量百分数。循环结束后,给出积分结果,如容积效率、热效率、指示压力、平均有效压力、热损失、平均排气温度及油耗等。文中还通过对ＭＴ１００四冲程机的实例计算,证明了模拟的实用性。