紊动对黏性泥沙絮凝沉降影响的实验研究

在圆柱形沉降筒中利用多层格栅产生近似各向同性紊流场,研究盐水和淡水中紊动对黏性泥沙絮凝沉降的影响,分析絮团粒径、体积含量和泥沙浓度变化.研究结果表明:在相同剪切率条件下,和在淡水中相比,盐水中黏性泥沙絮凝时间缩短,絮团粒径增加,然而盐度对絮团体积含量影响并不明显;最大絮团粒径随着紊动剪切率的增加先增大后减少,最大絮团粒径对应的紊动剪切率在盐水中为20.8,s-1,淡水中为15.6,s-1;随着紊动剪切率的增加,水体中泥沙平衡浓度增大,达到平衡所需要的时间缩短.     

长江口粘性细颗粒泥沙絮凝试验研究

长江口航道淤积的主要成因是河流从上游带来的大量粘性细颗粒泥沙，在河口盐、淡水交汇处遇强电解质海水，产生絮凝形成絮团而加速沉降形成的。用长江口粘性泥沙在不同盐度的人工海水中做了大量的试验，研究结果表明，影响絮凝的主要因素为含盐度、颗粒大小、含沙量、泥沙矿物成分、有机质含量等、这些因素和絮团形成的大小有密切关系。     

基于XDLVO理论的黏性泥沙絮凝模拟格子玻耳兹曼模型

引入XDLVO理论（extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory）描述颗粒间作用力,建立了黏性泥沙絮凝的格子玻耳兹曼模型,利用该模型模拟由不等速沉降引起的黏性泥沙絮凝,分析不同黏土矿物泥沙颗粒对泥沙絮凝的影响,并探讨泥沙絮凝机理.模拟结果表明,不同黏土矿物的絮凝难易程度有所不同,伊利土最容易絮凝,其次是高岭土,蒙脱土絮凝能力最差,该絮凝沉降规律与前人的实验观测结论一致.     

三峡库区细颗粒泥沙淤积及一维数值模拟研究

三峡蓄水后入库水沙条件发生新交化,基于实测资料采用输沙法计算库区细颗粒泥沙淤积量,2003～2012年库区总淤积量为14.37×108t,粒径小于0.016mm的细颗粒泥沙淤积量占比为60.7％.采用传统的一维水沙数学模型模拟粒径大于0.016mm的泥沙淤积量与实测值相符,而小于该粒径的泥沙淤积量明显偏小,此类细颗粒泥...     

粘性细颗粒泥沙的表面电荷特性研究进展

天然水体中的泥沙颗粒或多或少都带有一定量的电荷。颗粒表面的电荷特性,尤其是表面电荷分布,是研究泥沙颗粒与污染物相互作用以及泥沙颗粒间絮凝的重要方面之一。该文从泥沙颗粒的静电特性、动电特性和表面电荷分布3个方面,介绍了国内外学者的相关研究进展,并就当前所存在的问题和今后的研究方向给出了建议,为进一步揭示天然河流中相关现象的内在机理奠定了基础。     

超细颗粒沉降过程数值模拟

从单个颗粒运动轨迹出发,对存在团聚现象的颗粒沉降过程进行分析,建立了一个分析超细颗粒悬浮液沉降过程的数值模型,提出了加速沉降的促进函数ψ,推导出沉降效率数值模型.并用Matlab程序对钛白去离子水体系分离模型进行了计算模拟,得出钛白悬浮液沉降过程有3个阶段:微观力影响与宏观力影响近似平衡的开始阶段,微观力影响占主导的沉降加速阶段,和两者达到新平衡的沉降后期状态.并讨论了颗粒含量和粒径对沉降过程的影响:颗粒含量的降低或是粒径的增大都将使沉降加速阶段时间跨度增加.     

太湖风生环流及黏性泥沙输运的三维数值模拟

太湖水体浊度是浮游植物接受光照强度的重要影响因子,而浊度主要受到悬浮泥沙浓度的影响.综合风生流及波浪两方面的因素,采用三维风生流泥沙输运模型对太湖泥沙输运进行了数值模拟研究.将模型模拟结果与实测太湖风生环流及太湖含沙量资料进行了对比分析.验证结果表明,三维风生流泥沙模型基本反映了太湖风生环流及泥沙输运的特点,能为太湖水生态系统模拟提供技术基础.     

细颗粒泥沙絮团粒径计算新方法

通过分析絮团在沉降过程中所受不同性质的力与絮团形状参数之间的关系,提出了一套新的絮团粒径定义方法.以两种不同性质的泥沙为对象,使用新定义与传统的等效圆定义分别计算了泥沙絮团二维图像的粒径,并对比了两种结果的优劣.研究结果表明:与传统定义相比,新定义的计算结果更加符合实测沉速的分布规律,计算精度也有较大幅度提升;当计算形状不规则絮团的沉速时,提升幅度要明显大于平均提升幅度;与传统定义相同,当使用新定义计算絮团沉速时,小颗粒絮团的计算结果要优于大颗粒絮团.     

复式断面河道水流泥沙数值模拟

建立了复式断面河道一维扩展水流、泥沙数值模型,并且对阳泉治理河段的水流、泥沙情况进行了计算。计算结果与试验结果相比符合较好,说明了一维扩展水沙模型在实际工程上应用的可行性     

黄河口泥沙异重流的数值模拟

将已被广泛应用的一维泥沙异重流控制方程推广到平面二维情形,构成一组四方程模型,并对方程中重要参数的取值作了讨论。而后针对黄河口泥沙异重流的发生和演变受潮相控制的特殊性对其进行数值模拟。在泥沙异重流的基本控制方程中加入了潮汐影响项,采用ADI法对黄河口的潮流控制方程与有潮汐影响的泥沙异重流控制方程进行半耦合求解。模拟结果与实测结果基本吻合。     

水流和泥沙问题数值模拟与工程应用

建立一种计算对流占优及强间断问题的高分辨率格式 ,该格式与流动微分方程的离散过程相互独立 .通过离散系数的重构 ,达到提高精度避免数值振荡的目的 ,可方便地应用于多维与非结构化网格系统 .与溃坝问题的理论解吻合良好 ,并在实际工程应用中进行了验证对比 .对水流、泥沙问题的数学模型及数值模拟的自动化与可视化进行了探讨     

水处理絮凝动力学及其效果的数值模拟

通过杯罐试验和对其内水流流态的数值模拟,分析了搅拌桨几何尺寸和搅拌桨入水深度对絮凝效果的影响.杯罐试验水样浊度为45～450 NTU,混凝剂为复合型聚合氯化铝.应用计算流体力学软件FLUENT对试验中不同水力学条件下的水流流态进行三维数值模拟,以计算所得的紊动动能k和有效能耗ε作为评价絮凝是否充分的指标.结果表明,数值计算所得的k和ε能合理解释絮凝搅拌桨的几何尺寸及其置于水中的高度对絮凝效果的影响.     

水力自控水处理工艺絮凝区数值模拟

絮凝是水处理最重要的环节之一,对水处理的效果影响很大。文章从数值模拟的角度,模拟水力自控工艺进水口在不同倾角情况下的絮凝效果,并依此为根据改进水力自控工艺。结果证明,在不同进水流量和不同进口倾角的情况下,当水力自控工艺在进水口倾角为45°时,水力自控工艺的絮凝效果最佳。     

细粒泥沙颗粒分析中的反絮凝技术

本文分析了导致细粒泥沙水中絮凝的因素,探讨了絮凝和分散的机理,给出了一个反絮凝的物理模型.在大量科学实验基础上,文章提出了一整套包括化学分散和物理分散方法的反絮凝技术,补充和纠正了现行细粒泥沙颗分方法的不足.本文的反絮凝技术已为许多工程部门完成了总数以万计的沙样颗分,其有效性经受了充分考验.     

城市地铁施工沉降的数值模拟研究

地下工程施工,会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移,从而影响到隧道和地表建筑物的正常使用和安全运营。以某一地铁施工为依托,运用PLAXIS有限元软件对施工进行动态开挖模拟,分析其沉降因素,正确估计特定地区可能发生的地面变形沉降,将模拟结果与现场监测的资料进行了对比分析,模拟结果可信度高。该研究对城市地铁隧道工程的设计与施工具有重要的指导意义。     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点，建立了1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法，并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟，进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

青岛大沽河口泥沙数值模拟研究

基于圣-维南方程和悬沙输移及沉积的基本关系,采用隐式和显式相结合的方法,建立了河口尾闾段泥沙数学 模型,并成功地模拟了青岛大沽河河口段的冲淤演变规律.     

考虑河床泥沙淤积的滑坡涌浪数值模拟

采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法对散粒体滑坡涌浪进行数值模拟。通过与已有试验结果对比分析,发现数值模拟得到的滑坡体水下初始堆积形态、首浪高度与试验结果吻合度较好。目前针对河床泥沙淤积下的滑坡涌浪研究较少,基于此,本文建立了不同淤泥厚度及颗粒直径下滑坡涌浪的三维数值模型,分析了滑坡入水后涌浪高度、水位空间分布及泥沙流态变化。结果表明：初始涌浪高度随淤泥厚度增加先减小后增大,随颗粒直径增大而增大。     

基于VOF法的絮凝搅拌器流场数值模拟

应用流体体积函数(volume fluid,VOF)法和RNGk-ε湍流模型,对絮凝搅拌器在不同搅拌速度时的流场进行了三维数值模拟。结果表明:VOF法可以较好地模拟气液界面,速度矢量模拟结果可以解释液面下凹现象;不同搅拌速度时的液相体积平均速度梯度模拟结果与搅拌机给定的平均速度梯度值非常接近;搅拌器内液相的局部速度梯度差异显著(可达2～3个数量级,桨叶附近的局部速度梯度最大),然而不同截面的平均速度梯度差异并不显著(1个数量级之内)。