平流式沉淀池数值模拟分析

利用前人已建立的二维沉淀池数学模型计算沉淀池内水流的流场和过流曲线,并进行验证,结果表明,该模型能够很好地模拟沉淀池中水流的流动以及示踪剂在池内的流动过程．利用该模型,分别计算平流式沉淀池在不同挡板位置、进水口流速和沉淀池长高比下的水流流场、悬浮物的浓度场,并用示踪剂分别计算其过流曲线．分析比较挡板位置、进水口流速、沉淀池长高比等对沉淀池运行效果的影响,并依此确定沉淀池合理的挡板位置、长高比和进水口流速．     

辐流式沉淀池挡板尺寸对温差异重流水力特性影响的三维模拟

在冬季或夏季,沉淀池内进水与池内水的温差将导致异重流现象,从而影响池内流态及流速。本文选取Realizable k-ε湍流模型,通过设置池内水与进水的不同温度,对进口处两种不同挡板形式的辐流式沉淀池冬季与夏季工况下异重流的演变规律进行三维数值模拟。结果表明:夏季低温水进入池内产生下异重流,而冬季高温水进入池内产生上异重流;夏季高流速水流在沉淀池底部,产生逆时针旋流,冬季高流速水流在沉淀池上部,产生较大的顺时针旋流。长挡板形式下的辐流式沉淀池对冬季产生的上异重流的影响更为明显,使得池内速度场更加均匀。     

矩形沉淀池内悬浮物沉降模拟

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的双指数沉速公式,底边界上考虑水流对淤泥的冲刷作用,能够更加真实地模拟沉淀池内水流和悬浮物运动情况。比较各工况下沉淀池去除率,得出的最佳挡板高度与经验值相符,同时利用E.Im am所做物理模型的模拟结果进行验证。结果表明,该数学模型在水流流场和悬浮物浓度分布中均能获得较理想的结果。     

三维带挡板箱体液体晃荡数值模拟

运用边界元法(BEM)对三维带挡板箱体液体晃荡现象进行了数值模拟.通过与解析解及实验值比较验证了方法的有效性,对带水平、竖直挡板箱体内的液体晃荡现象进行了预报,并分析了挡板的位置、尺寸对晃荡的影响.带水平挡板箱体内波位移瞬时幅值随挡板与静水面距离的增大、挡板长度的减小而增大;带竖直挡板箱体内波位移瞬时幅值随挡板高度增加而减小.对于水平激励下的液体晃荡现象,竖直挡板是降低晃荡幅度更加有效的方式;对于横摇激励下的液体晃荡现象,水平挡板是降低晃荡幅度更加有效的方式.     

绝热毛细管内制冷剂流动的非平衡性

建立了制冷剂在绝热毛细管内流动的两流体模型,模型中考虑了气液两相间的速度滑移和温度滑移.采用6种制冷剂的流量实验数据验证该模型,结果表明,90%的预测值与实验值偏差在±10%以内,并且能合理预测压力的沿程分布.应用该模型研究了制冷剂在绝热毛细管内自蒸发过程的非平衡特性.结果显示:气液两相间的速度滑移和温度滑移在整个两相区一直存在,但在绝大部分区域内,这种非平衡性并不显著;与不考虑非平衡性的平衡均相流模型相比,本文模型计算的毛细管流量平均偏高7.3%.     

超大型周进周出式沉淀池优化设计中的水力性能数值模拟

为改善超大型周边进水、周边出水沉淀池的水力性能,利用计算流体力学的方法对工程初步设计方案进行水力性能模拟.针对南方某污水处理厂直径为60m的周边进水、周边出水沉淀池,借助FLUENT 6.3软件包提供的realizablek-ε模型,运用交错网格有限体积法计算分析沉淀池的流场特征,提出了相关的优化设计参数.计算结果表明:竖向流进水并设置双向挡板的沉淀池,其内部环流的半径可增大至26~28m;径深比θ宜在8.0~10.0范围内选择;坡降i应控制为0.050.通过适宜的工程优化措施,可提升该沉淀池的内部环流性能.     

分汊河道分沙的三维数值模型

为分析汊道口门处水流结构对悬移质分沙的影响,采用带旋流修正的k-ε双方程紊流模型,对分汊河道分流口门处的三维水流结构进行精确计算,并在此基础上,采用可考虑相间滑移的混相流模型对不同形态分汊河道的悬移质分沙进行计算。计算结果显示了分汊口门处表底层水流的差异及横向环流的存在等现象,与前人的实验值吻合良好。计算结果表明,分汊口门处的环流强弱和悬移质垂线分布是影响汊道分沙比与分流比关系的主要因素。     

考虑水流紊动的丁坝下游回流区水流挟沙力研究

研究复杂流态下丁坝回流区水流挟沙力的变化规律,对于优化丁坝设置具有重要的意义.基于丁坝水流紊动实验所得主流区、回流正流区和回流负流区的水流紊动强度,利用水流切应力和流速的关系,建立了考虑水流紊动强度的丁坝回流区水流挟沙力公式.利用此公式解释丁坝后的淤积现象、三峡永久船闸上引航道口门区淤积以及桥墩后部漩涡冲刷现象,并给出不同紊动强度下主流区、正流区和负流区不淤流速.公式可用于回流河段泥沙数值模型中.     

颗粒堆积床内两相流动阻力及相间摩擦力

为了探究颗粒堆积多孔介质通道内两相流动阻力特性,使用不同尺寸的球形颗粒构建实验床,在碎片床冷却性实验装置(DEBECO)上进行了气-水两相流动实验.基于实验数据,对比验证了多孔介质内两相流动阻力压降预测模型,重点分析了颗粒床内气液两相相间摩擦力对阻力压降的影响.结果表明:对小尺寸(如d=1.5mm)颗粒堆积床,气液两相相间摩擦力对其两相流动阻力压降影响微弱,两相流动阻力压降随气速增大呈逐渐上升的趋势;对大尺寸(如d=6mm)颗粒堆积床,在低速下气液两相相间摩擦力对阻力压降影响显著,随气速增大,其阻力压降出现先下降后上升的趋势.     

挡板角度对挡板布料器布料过程的影响

COREX熔化气化炉炉顶采用1个煤-万向节溜槽布料器和8个DRI-挡板布料器两种布料方式来完成布料过程，通过物理实验和离散单元法(DEM)数学模型模拟两种方法分析了挡板角度对DRI-挡板布料器的布料规律的影响.物理实验结果表明，挡板角度较小时形成较为集中的料流轨迹，挡板角度较大时形成具有一定分散度的料流轨迹.数学模型模拟获得的料流轨迹和料面形状与物理实验结果吻合较好，且利用数学模型还可进一步获得料堆内部结构和径向空隙度分布详细信息，该信息可为COREX现场合理调节煤气流分布提供一定的参考依据.     

空调客车内气流分布的人体热舒适性研究

采用k-ε湍流模型和贴体坐标,应用整体求解法计算车室内气固耦合传热问题,应用Monte Carlo法分析计算太阳辐射在车室内固体表面引起的附加热流变化,研究空调客车室内空气流动速度和温度分布规律及热舒适评价指标(Predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied, 即VP和PD)分布状况.研究结果表明:靠窗侧座椅区VP绝对值较小,但PD较大,有吹冷风感, 从热舒适性出发,空调送风速度不应大于2 m/s;车室内靠走廊座椅区和走廊区的VP的绝对值小于0.5,而PD小于10%,能满足大部分乘客的热舒适性要求;车厢前部区域温度偏高,对人体热舒适不利.     

弹簧压并状态下悬架减振器绕流涡旋特性分析

为研究汽车行驶过程中减振器弹簧压并状态下翼子板内流场特性的变化,将该状态下的减振器简化为三维变截面圆柱模型,并建立变截面圆柱绕流三维流场模型,利用Transition SST四方程转捩模型模拟低、中、高3种车速对大、小圆柱绕流涡旋特性的影响.结果表明:绕流后尾涡的大小、形态、上升角均受圆柱直径、雷诺数及边界条件的影响,在变截面处验证“下洗”运动对N区边缘涡生长的直接作用及对L区涡旋分布的干扰作用;3种流速下适合绕流涡旋振动压电能量回收的最优夹角分别为±10°,±15°,±20°;在有界的高雷诺数流场下对变截面圆柱绕流涡旋重新分区,发现新的涡旋连接方式.     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数。并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围。对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性。     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

大丰港匡围工程对潮流泥沙影响的模拟研究

建立了大丰港临近海域平面二维潮流泥沙数值模型,模拟计算了研究区域大小潮特征时刻的水沙空间分布特征。模型利用实测数据进行验证,计算结果与实测潮位、流速、流向及含沙量数据吻合良好。在模型验证良好的基础上,模拟围垦工程建设前后周围流场和悬沙场的变化。研究发现:围垦工程使得工程向海一侧流速减小。对于悬沙浓度,涨急时刻工程北部含沙量减小,落急时刻工程向海测含沙量增大。     

排污流速比对河流水体中悬浮物沉降和底泥再悬浮的影响

采用数值模拟和水槽试验相结合的方法,研究河道排污口不同排污流速比(R分别为4.5、7.2和9.9)对悬浮物在排污口下游区域沉降和底泥再悬浮的影响。结果表明:随着流速比的增加,紊动越剧烈,污染云团扩散范围越大,沉降和悬浮作用也越明显。不同流速比情况下,通过底部水平面的沉降通量变化趋势基本一致,即先增加、后稳定,通量总量随着流速比增大而增加;由于临界起动流速(对应于R=5.8)的存在导致低流速比(R=4.5)情况下再悬浮通量增长缓慢,而中流速比(R=7.2)和高流速比(R=9.9)情况下再悬浮通量增长迅速。由此可见,排污流速对排污口下游区域悬浮物的沉降和底泥再悬浮具有重要的影响。     

部分回流溶气气浮法溶气系统的设计

溶气气浮法是在待处理的水中通入大量密集的微细气泡,使其与杂质、絮粒互相粘附形成整体比重小于水的浮体,从而依靠浮力上至水面,以完成固、液,液、液分离的净水方法。介绍了溶气系统的回流比和需气量具体确定方法,工程实例表明,用该方法设计的气浮设备溶气效率高,效果稳定。     

脉冲电场对海水中悬浮颗粒物沉降效率的影响

用反渗透法对海水进行淡化处理时，海水中悬浮颗粒物会对反渗透膜造成污染，进而损伤膜元件．针对这一问题，设计了电脉冲处理实验装置，研究了海水中悬浮颗粒物在脉冲电场作用下的沉降效率，并对其影响机理进行了初步探讨．正交实验结果表明：影响海水中悬浮颗粒物沉降效率的因素主次顺序依次为脉冲电压、脉冲时间、脉冲处理次数和脉冲频率；且在各因素较佳的水平条件下，沉降效率可达86．4％，比未施加脉冲电场时提高近30％．TEM分析结果表明：在脉冲电场的作用下，海水中难沉降的带电荷悬浮颗粒物重新分布其所带电荷并导致偶极化，从而促进了颗粒物之间的凝聚．     

二维水库水流泥沙数值模拟

根据水库的水沙运动特点及库区地形条件,考虑悬移质和推移质运动,建立了二维水流泥沙数学模型。网格单元用拉普拉斯方程和代数方法生成,模型方程用有限元法离散求解。利用水槽试验资料和水库实测资料进行模型验证和稳定性分析,结果表明：计算的断面流速分布、流场和河床变形与实测结果基本吻合。     

COREX竖炉物料运动流型及瞬态特性的离散元模拟

基于离散单元数值计算方法,建立COREX竖炉内物料颗粒尺度运动行为的数学模型,研究炉内物料运动流型及其瞬态特性,特别是颗粒的瞬态速度和瞬态应力分布.模拟结果表明:COREX竖炉内存在三种类型的流动区域:活塞流区、准停滞区以及沟流区.炉内颗粒的瞬态速度分布表明炉内存在两种类型的速度波:装料过程引发的向下传播的速度波和底部排料引发的向上传播的速度波.COREX竖炉内颗粒法向应力随时间的变化较小,竖炉底部导流锥顶部存在较强的应力区,而无导流锥竖炉底部中心存在较强应力区,沟流区的应力较弱.