岛屿尾流近区浓度的分布特性

对岛屿尾流近区的污染物混合输移特性进行了研究。采用平面激光诱导荧光 (PL IF)技术 ,在恒定来流中 ,分别对圆柱和正弦形状岛屿后 7倍岛屿半宽度范围内的浓度场进行了测量。分析了长时间平均浓度场、脉动浓度场、最大浓度场和尾流浓度断面半宽度的沿程变化规律和大尺度旋涡的存在对尾流区污染物混合输移的影响。结果显示 ,在同样来流条件及排放浓度下 ,正弦形岛屿近区尾流内积聚的污染物浓度大于圆柱形岛屿近区尾流内的浓度 ;基于平均浓度场和脉动浓度场而得到的尾流浓度半宽度大致相同 ,在实验范围内是线性发展的。本研究不仅是环境水力学学科发展的需要 ,而且有利于水污染的控制     

二维岛屿尾流近区流动参数的分布特性

为了深入研究尾流近区的流动规律 ,以便对岛屿后方的污染物混合输移特性有更清晰的了解 ,采用数字粒子图像测速 (digital particle image velocimetry,DPIV )技术 ,在恒定来流的工况下 ,分别对圆柱和正弦形状岛屿在尾流近区的速度分布进行了比较详细的测量 ,获得了大量的数据。文中着重从相似性的角度 ,对流速在长时间 (尾流摆动的一个周期 )内的平均值进行了分析。结果显示 ,沿程各断面的此种平均流速在归一化后具有一定的相似性 ,但是各断面归一化的紊动参数分布有很大的差别     

透水丁坝下游流场初步探讨

本文应用流体力学的基本理论对透水丁坝下游流场进行了初步探讨.采用摄动方法,从量级的概念上考虑了基本方程的非线性质VU/y,求得了汇合流混合区的流速分布公式3-21.试验表明:公式3-21运用于宽浅明槽中的非淹没短透水丁坝下游流场计算时,其理论计算值与试验值比较吻合,且比普通的尾流公式更近于试验结果.本研究为探索透水丁坝下游流场提供了一条途径.     

Direct numerical simulation on the particle flow in the wake of circular cylinder

The spectral-element approach is used to simulate the gas-solid two-phase flow behind of the circular cylinder. Based on the method of a high accuracy calculation for the gas phase flow, the particle dynamic field is put into practice. Two key influence factors, Stokes number and Reynolds number, are investigated. The simulation results give a clear pattern of the physical characteristics of gas-particle flow. Due to the construction properties of the eddies in the wake of the circular cylinder, the suction is the main dispersion mechanism of particles near to the centric axis. This effect can make the small particle sucted to the near wake of the circular cylinder. The particle dispersion is also induced by the pressure gradient which is caused by the strong velocity gradient of gas phase.     

三峡库区城市排污口附近污染混合区的特性

根据库区主要城市排污口附近污染混合区计算成果 ,以重庆江段桃花溪排污口、涪陵江段娃哈哈排污口、万州江段苎溪河排污口为例 ,采用量纲一分析和数据拟合的方法 ,对典型排污口的污染混合区特性进行分析 ,探讨排污口附近江段特征影响污染混合区范围的一般规律。通过分析各排污口建库前后污染混合区的变化趋势 ,讨论了水库蓄水对各江段岸边污染混合区特性的影响。结果显示 :污染混合区范围随排污口排污负荷增大而增大 ,弯道外侧、渐缩江段处排污口的污染混合区范围比顺直河段处排污口要小。这些结论对指导新的岸边排污口的设计、排污负荷的控制有重要意义     

污染物排放标准制定需要注意的问题

污染排放标准是我国环境体系的两大主体之一,是为了实现环境质量标准在综合考虑经济和技术的前提下对人为污染源向自然环境排放污染因素做出的限制性规定。结合该领域的现状,探讨了一些针对污染物排放标准规则制定时应该注意的问题。     

开缝钝体尾流水模显示实验研究

采用水模拟氢气泡流动显示的方法对开缝钝体近尾流结构进行了实验研究．结果表明，二维对称结构中产生的中缝偏斜射流对钝体两边脱体剪切层的相互干涉起到抑止作用，从而加长了回流区，降低了压力损失．该实验不仅证实了开缝钝体燃烧器优良的尾流特性，也为认识这种特性提供了直观依据     

部分水深平均二维计算模型的研究

通过研究天然河流中瞬时源排放近区垂向混合规律,建立了部分水深平均二维计算模型,推导得出瞬时点源垂向均匀混合的纵向距离及垂向部分混合水深的理论表达式,并建立线源排放垂向均匀混合的给 距离及垂向部分混合水深的函数关系,把上述成果引入了部分水深平均二维计算模型,将其应用于长江口段罗丹明示踪剂瞬时源排放浓度场的计算中,计算结果与现场趾监测资料及全场水深平均二维模型的计算值进行比较,可看出部分水深平均模型计算值与实测值证较好,而全水深平均模型的计算值在近排口范围内与实测值相关较大。     

水下拖曳系统收放安全性的模拟计算

为了对置于潜艇尾部的水下拖曳系统在收放缆时的安全性进行评估,计算了螺旋浆和艇体的尾流近场.螺旋桨的计算采用升力面理论涡格法,艇体的计算采用无升力体面元法,并考虑两者之间的相互作用.建立了水下拖曳系统在非均匀流场中的力学模型,用有限差分法计算收放缆时拖缆的姿态.计算结果表明,收放缆时的安全性是有足够保障的.     

有限长度钝体尾流的三维特性

运用X形热线,对高宽比分别为3,5和7的有限长度方形截面柱体尾流进行测量,并运用相平均方法对其尾流场进行研究.相关实验是在一低湍流度风洞中,雷诺数Red为3 500的条件下进行的.研究结果表明:壁面边界层与柱体自由端面后的下降流造成了柱体尾流显著的三维性;该三维性在柱体下游10d(d为柱体的宽度)处仍能清晰的观察到;对于高宽比为3的柱体,相平均的脉动速度以及脉动速度能谱在所有测量高度上均近似相同;而高宽比为5或7时,尾流中间高度附近流动周期性最强,且相平均脉动速度最大值为柱体顶部或底部附近对应值的2倍以上.     

室内环境参数对室外气象参数瞬时变化的动态响应研究

为研究空调房间室内环境参数对室外气象参数瞬时变化的动态响应,采用CFD中的标准k-ε模型对兰州地区某办公室在考虑非稳定传热情况下的室内气流组织和污染物浓度场进行数值分析,获得了顶送风/下回风和侧送风/下回风两种通风模式下室内流场、温度场及污染物浓度场的分布。结果表明:不同时刻的太阳辐射通过激励室内自然对流换热过程对室内污染物的空间分布及迁移特性产生了显著影响。同一送风模式下,16:00时室内的污染物浓度较8:00时均匀,而8:00时的污染物浓度平均水平较高;在同一送风参数下,采用顶送风方式时更有利于降低室内污染物浓度。     

港湾污染场数值预报研究

污染物质浓度的水边界条件是污染场数值预报模型的重要组成部分,为避免人为取值所可能造成的浓度场数值预测结果的严重失真,本文设计了一种由排污速度,湾外常流流速及生、化净化速率确定水边界浓度值的方法,使边界条件的确定具备客观准则.本模型还考虑了生物、化学净化作用,这可望使预测结果更符合实况.本模型还用于分析污染物浓度分布随排污口位置的变化.     

Wake structures of two spheres in tandem arrangement at various gaps for Re = 300

The virtual boundary method is extended to a 3D application and used to simulate the flow field of two spheres in tandem arrangement for a Reynolds number of 300. The wake structures and flow spectra at various gaps are investigated. The numerical results show that for small gaps (≈1.5), due to the mutual suppress between the wakes of the two spheres, the full flow field is stable and axisymmetric. As the gap is increased to 2.0, an asymmetric but stable flow is constructed through a certain bifurcation. The downstream wake structure is characterized by a double-thread vortex structure that comprises two slender parallel vortex tubes. The double-thread structure has a planar symmetry at gap 2.0. The hairpin-shape vortices are periodically shed from the downstream sphere at gap 2.5, but the planar symmetry persists. The vortex structures at gaps ranging from 3.0 to 4.0 are irregular and the flow field is undergoing a kind of 3D transition. It is up to the large gap 5.0 that the hairpin-shape structures are reconstructed behind the upstream and the downstream sphere, and the planar symmetry is resumed. All these numerical computations were performed on an SGI Origin3900 machine at the Center for Engineering and Scientific Computation of Zhejiang University.     

双桨船轴向伴流场尺度效应的数值研究

以DTMB5415为研究对象,忽略自由液面效应,采用RANS(Reynolds Averaged NavierStokes)方法结合SST(Shear-Stress Transport)k-ω模型计算了多种尺度(涵盖实尺度)的船舶黏性流场,详细分析了该船轴向伴流场的尺度效应作用.研究发现:桨盘面平均轴向伴流分数的倒数与雷诺数的对数近似线性关系;对于双桨方艉舰船的裸船体,桨盘面的伴流峰只有一个,伴流峰的幅值随着雷诺数的增加而减小,同时伴流峰所对应的相位角也发生一定的偏移.在内半径区域,伴流峰的幅值达到某一临界雷诺数后,趋于恒定不变;而在中外半径区域,伴流峰的幅值随着雷诺数的增加而减小,它们之间成非线性关系,可采用3次多项式函数进行回归;各半径的平均轴向伴流分数与雷诺数的对数成近似线性关系.     

串列方形钝体构筑物绕流的数值分析

采用二阶CBS有限元法对雷诺数Re=100时不同间距的串列方形钝体构筑物的绕流进行数值研究,分析了间距比s（构筑物中心距离与构筑物宽度d之比）对流场的影响,以及平均阻力系数、阻力系数均方根、升力系数均方根、斯特劳哈尔数和压力系数随间距比变化的情况. 结果表明：间距比对串列方形钝体构筑物的流场影响显著;当2个方形构筑物为串列情形时,可有效降低流体阻力;当临界间距比在4.50~4.75时,其各项力学性能指标将发生跳跃;由于上游构筑物尾流的影响,下游构筑物的升力系数均方根总大于上游构筑物而表现出更强的脉动性,且2个构筑物表面压力分布的差异显著.     

广西茅岭江入海典型污染物通量估算方法

茅岭江是入注茅尾海的重要河流,其携带的污染物是茅尾海污染物的主要来源之一。由于各种因素,流域的总径流量和污染通量估算存在一定困难。为掌握茅岭江污染物入海情况,本研究结合茅岭江入海口附近的两条污染物浓度监测断面的监测数据,针对观测时间相对较长的CODCr浓度开展年入海通量估算方法研究。研究利用修正的流域径流数据结合断面监测浓度,提出缺乏流量观测资料子流域的径流估算方法,并比较分析3种不同概化方法估算年污染物通量。结果表明,采用年平均修正流量与年平均河口断面监测浓度可以简单估算茅岭江的污染物入海年通量。该方法也可以直接应用于其他污染指标的年通量计算。     

气液两相弹状流动中气弹及其尾流气泡参数的瞬态测量

利用管内气液两相弹状流中因气弹周围液膜加速、减速所致的波动差压,实验测量了气弹速度、气弹长度以及气弹尾流作用长度等参数,并利用气弹尾流气泡群在尾流瞬变压力激励下所辐射的声波及其频谱,对尾流气泡群的最可几尺寸进行了测量．实验结果及误差分析表明,该测量方法比传统方法在无流场干扰、测量结果多样性等方面显示出较强优越性．     

数值模拟放置附属圆柱的主圆柱绕流

利用格子Boltzmann方法, 对主圆柱尾流区域内放置附属圆柱的绕流进行数值模拟. 结果表明: 放置单个附属圆柱时, 主圆柱所受阻力减小, 阻力
系数发生周期性改变; 放置两个附属圆柱的减阻效果更好.     

基于鱼雷制导的表层气泡尾迹主要特征研究

表层气泡尾迹由于其特殊的形成机制和丰富的信号特征,直接影响了可被探测的尾流自导作用距离,成为新型鱼雷尾流制导技术领域的重点研究对象。为此,本文在气泡运动基本方程基础上,考虑表层流场因素重点是波浪条件的影响,构建表层尾迹场气泡运动的耦合模型,进而分析了可有效表征表层气泡尾迹特征的气泡存留时间和数密度。结果表明,表层流场因素对气泡的主要特征变化影响显著,相对于静水条件,气泡存留时间最大可延长17倍,气泡相对数密度衰减时间最大可延长9倍。这对利用表层气泡尾迹主要特征进行制导的新型尾流自导鱼雷来说,可较大提高尾流自导作用距离。