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[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
刘跃 谭立新
【目的】在同时考虑进水与池内水的污泥质量浓度差异和温度差异的条件下,对平流式二沉池内的异重流现象进行数值模拟,重点研究异重流对池内流场及污泥沉降规律的影响,为优化沉淀池结构设计及提高沉淀池工作效率提供理论支持。【方法】选取Mixture模型和RNGκ-ε2方程紊流模型,设初始时刻二沉池内水为清水,进水为含一定质量浓度污泥的污水,并通过设置池内水与进水的不同温差模拟夏季与冬季环境,利用模拟数据分析不同时刻各工况下异重流的演变规律。【结果】池内水与进水的单纯污泥质量浓度差异会产生下异重流,小温差低温水与夏季大温差低温水进入均会导致下异重流产生,温差增大,下异重流作用更为明显;高温水进入会同时产生上...
关键词：
二沉池 异重流 数值模拟
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
魏文礼 张沛 刘玉玲
研究沉淀池的水力特性,为提高污水处理效率提供理论支持。采用两相流混合模型对平流式二次沉淀池水力特性进行三维数值模拟。选取Realizableκ-ε湍流模型封闭两相流时均方程,控制方程的离散使用了有限体积法;速度与压力耦合求解时使用了压力隐式算子分裂PISO(pressure-implicit with splitting of operators)算法,模拟自由水面采用VOF(volume of fluid)法。通过模拟获得速度、紊动动能等在空间上的分布规律。将模拟结果与实测资料进行对比验证,结果表明:两者吻合较好,说明该模型能够较好地模拟沉淀池中水力特性的分布规律,可为沉淀池的体型设计提供一...
关键词：
平流式沉淀池 数值模拟 湍流
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
魏文礼 李盼盼 洪云飞 刘玉玲
【目的】研究进水口处垂直挡板长度对沉淀池内速度场和污泥质量浓度场分布的影响，为实际工程中沉淀池的优化设计提供参考。【方法】采用简化的多相流混合（Ｍｉｘｔｕｒｅ）模型，对辐流式沉淀池内液固两相流水力特性进行二维数值模拟，选取ｒＮＧｋ－ε紊流模型封闭时均流方程，采用有限体积法对微分方程进行离散，使用压力隐式算子分裂ＰｉＳＯ（ＰｒｅＳＳｕｒｅ－ｉＭＰｌｉｃｉｔ ｗｉｔｈ ＳＰｌｉｔｔｉＮＧ Ｏｆ ＯＰｅｒａｔＯｒＳ）算法进行速度与压力耦合求解。然后设初始时刻沉淀池内为清水，进水为含一定质量浓度污泥的污水，在此条件下模拟并分析不同挡板长度时２个模型沉淀池内速度场和污泥质量浓度场的变化规律。【结果】沉淀．．．
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
胡庆松 谭赓灏 李俊 陈雷雷 张丽珍
礁体沉降作为人工鱼礁投放后普遍产生的现象，对人工鱼礁周围流场会产生影响。为研究多孔方型人工鱼礁不同沉降情况下流场效应的变化，采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)技术，利用Fluent软件模拟在固定来流流速为0.8 m/s时，5种不同沉降程度下单体鱼礁周围的流场情况。结果显示：与无沉降时(初始状态)相比，在沉降程度为20%时，上升流最大高度降低约1.0 m,最大上升流流速增大约0.015 m/s,侧向流速增大区域(大于来流速度)扩大至1.5倍左右，同时礁体背流面透水区域增大，背涡流区域沿水流方向移动约2 m,礁体周围流场情况一定程度上变得更加复杂；在沉降程度为40%时，上升流流速最大值与初始状态相比减少约为0.010 m/s,侧向流增大区域基本一致，此时礁体背流面透水区变化较大，有形成一个逆时针涡旋的趋势；当沉降程度达到60%时，礁体周围流场效应开始明显下降，上升流最大高度相较于初始状态降低约3.2 m,上升流最大流速降低约0.600 m/s,侧向流速增大区域与壁面间距缩短约0.4 m,背涡流区域有消失的迹象；在沉降程度达到80%时，礁体流场效应基本丧失。研究表明，对于多孔方型人工鱼礁，在沉降程度40%以内，人工鱼礁仍然能够发挥着较好的流场效应；礁体在沉降程度达到60%时，礁体周围流场复杂程度相较于初始状态有明显损失，之后随着沉降深度增加，礁体流场效应逐渐消失。
关键词：
沉降 人工鱼礁 上升流 背涡区 数值模拟
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
李瑞鹏 田云臣 李青飞 丛雪琪 秦海晶
通过对工厂化循环水养殖进水流速的智能调控，可降低饵料残留，避免水质恶化。为此，本文采用数值模拟方法研究了进水流速对工厂化循环水养殖池流场特性的影响，并基于该研究设计出一套确定进水流速调控的实验方法。首先，通过对比Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε三种湍流模型及多种壁面函数的仿真效果，确定RNG k-ε模型和标准壁面函数作为仿真配置。同时针对多相流模型，对欧拉多相流模型和DPM离散相模型进行对比，为提高计算准确性选用DPM离散相模型，并基于上述模型进行网格无关性验证、制定网格划分方案。其次，以大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖为例，模拟不同进水流速下养殖池流场、排污、水温调节的效果。最后，针对仿真结果提出进水流速调控方案。结果显示，日常采用1.0 m/s的进水流速，可有效提高适宜流速区面积并控制水处理成本；投饵前，采用0.2 m/s的进水流速可以解决循环水养殖中存在的饵料浪费问题；进食结束后，采用1.2 m/s的进水流速可快速排出残饵壁面水质恶化；水温异常时，采用15 ℃的水、以1.2 m/s的进水流速注水230 s可使20 ℃的水下降到正常水平，精准化控制水温。采用本文提出的方法可以针对不同养殖生物，养殖环境，设计进水流速智能调控策略，可用于解决循环水养殖过程中饵料浪费、水质变差、水温异常等问题。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
宋利明 李轶婷
掌握延绳钓渔具的沉降过程对于提高目标鱼种的渔获率、减少其他物种的兼捕具有重要意义。本研究基于有限元理论,采用集中质量法建立延绳钓三维动力学沉降模型,把2016年3月至2016年7月海上实测的12个站点的风速和风向、不同深度的三维海流数据、渔具参数以及作业参数输入模型,应用七级六阶龙格库塔法求解模型,得出与12个实测站点对应的80枚钓钩的深度和沉降时长, 3个代表性站点代表性节点的模拟沉降速度和渔具空间形状,并与海上实测数据进行对比分析。结果表明:(1)建立的延绳钓三维沉降模型可计算得出X、Y和Z方向流速分别在-0.05～0.80 m/s、-0.30～0.28 m/s和-0.12～0.10 m/s范围内的钓钩深度、沉降时长、沉降速度和渔具空间形状;(2)延绳钓三维沉降模型得出的钓钩深度、沉降时长、沉降速度与实测钓钩深度、沉降时长、沉降速度无显著性差异(P>0.05);(3)模拟得出的渔具空间形状与实测的空间形状基本一致。本研究建立的延绳钓三维动力学沉降模型能预测三维海流作用下的钓钩深度、沉降时长、沉降速度、空间形状并达到三维动态可视化。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
郑艳 魏文礼 刘玉玲
为了改善丁坝后因回流导致的流态恶化、泥沙淤积等问题,进一步研究丁坝长度对回流区长度的影响。运用计算流体力学(CFD)方法,对宽浅河道中非淹没丁坝的流场进行二维数值模拟研究,并与试验值进行对比。结果表明:RNG k-ε模型能够较好地模拟丁坝下游的回流尺度,能够较好地描述丁坝下游实际回流的产生、扩散及消失过程。说明在宽浅河道中,丁坝长度对回流长度显著影响,丁坝越长,回流边线越长越宽;河宽束窄系数随丁坝相对长度增加而增大,两者呈线性关系。
关键词：
丁坝 数值模拟 回流长度
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨家培 马骁 雷体蔓 罗开红 帅石金
燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化。该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电流密度工况下燃料电池流道和扩散层孔隙尺度下水的输运过程,分析了扩散层中Re大小和波浪形流道角度、以及扩散层中开孔形状和位置对燃料电池水管理的影响。结果表明:对扩散层以及流道的形状进行协同优化可以更有效地提高燃料电池的排水速率;同时发现扩散层中水开始排出的时刻随着Re的增加而减小,而与波浪形流道角度、开孔形状以及位置无关。该文针对锥孔型扩散层和波浪形流道的优化对未来的燃料电池在高电流密度下的水管理优化设计具有指导意义。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
王佳浩 刘莉莉 蔡新晨 陈佳滢 杨意馨 姜书侠
采用计算流体动力学(CFD)技术,研究了不同布设间距下,多孔方型人工鱼礁周围水流运动的规律,旨在为深入研究人工鱼礁的集鱼原理和海洋牧场建设中人工鱼礁的投放和布设提供更多参考。本研究采用了4种布设间距,分别为0.5、1、1.5和2倍鱼礁高度,基于计算机数值模拟技术,模拟了速度为0.8m/s的水流流经2个礁体的过程,分别观察鱼礁周围水流运动情况。结果显示,多孔方型人工鱼礁内部和周围存在缓流区、背涡流区、上升流区、死水区等有显著特征的区域;多孔方型人工鱼礁上升流的最大速度与来流速度的比值约为0.95倍;多孔方型人工鱼礁周围上升流最大抬升高度与鱼礁高度之比约为2.1;多孔方型人工鱼礁的结构在一定程度上为鱼礁周围的流态多样性提供了较有利的作用;多孔方型人工鱼礁的布设间距对2个鱼礁单体间的旋涡数量和旋涡方向有较大影响,也对涡量大小和涡量分布范围产生影响。研究表明,在一定范围内,布设间距越大,涡量越大,分布范围越广,但超过一定范围后,涡量不再增大,分布范围也不再扩大;多孔方型人工鱼礁的布设间距越大,背涡流在X方向和Y方向的影响面积越大。研究结果清晰地展现了不同布设间距下的人工鱼礁的流场效应,对在特定条件下进行人工鱼礁投放和布设具有重要意义。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
武周虎 张娜
运用计算水力学的基本理论,采用二维水流数学模型进行河流泄洪能力的数值模拟,借助于SMS地表水软件,分别模拟了河流在不同湿地面积、湿地宽度及不同植物糙率条件下,河流洪水位的抬升情况。结果表明,不同湿地宽度对泄洪水位的影响,最终归结为主槽宽度的变化对泄洪水位的影响。主槽宽度相对于湿地面积及植物糙率,对洪水位的抬升影响较大,且主槽宽度越小,水位涨幅越大。对于在河流中如何布置和种植人工湿地及湿地植物的选取具有一定的指导作用。
关键词：
河流 人工湿地 洪水位 数值模拟
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
梁士鹏 郭维东 陆谦益 王颖 王瑶 杨梓
为解决水噪声试验中因改变边界条件耗时费力的问题,采用了基于VOF和k-ε黏度模型的CFD分析方法,通过改变上游来流量、消力池长度及尾坎高度,对宽顶堰消力池内的各水力要素及水噪声场进行了数值模拟,并且与物理模型试验所得结果进行比较。结果表明:模拟水面线变化趋势与实测水面线误差在30%之内;模拟流速与实测流速误差在30%之内;模拟水噪声在4500~8000Hz之间与实测结果声压级误差在6.5db之间,数值模拟结果与物理模型试验结果较为吻合,说明采用该数学模型模拟低水头情况下宽顶堰消力池内水流的流态与水噪声是可行的。得到了各水力要素及水噪声随流量、消力池长度及尾坎高度变化的规律。相同尾坎高度和消力池长度情况下,上游来流量为12.5,10.3,6.9L·s~(-1)都有水跃产生,同时距上游越近,水面位置处的流速越大;相同上游来流量和消力池长度情况下,尾坎高度对水跃影响明显,同时越靠近宽顶堰位置,水面处的流速越大;相同上游来流量和尾坎高度情况下,消力池长度对水跃影响也比较明显。同时发现水流噪声最大声压值都出现在消力池尾坎附近。
关键词：
消力池 水流噪声 声压 频谱 数值模拟
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
卢士强 林卫青 徐祖信 廖振良
简述了苏州河概况、苏州河环境综合整治工程和一期工程所取得的成果,提出二期工程重点。为论证二期重点工程及其目标的合理性和可达性,应用苏州河水系水动力水质模型对二期工程措施的水质影响进行了数值模拟,模拟方案包括截污、底泥疏浚、综合调水等。通过计算和分析对二期工程目标的设定进行了论证,结果表明,二期工程实施后,苏州河水质总体上可以实现既定目标。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
魏文礼 张泽伟 白朝伟 刘玉玲
【目的】推求双曲线型薄壁堰堰流的基本方程式，确定双曲线型薄壁堰的流量系数，为实际工程中流量的控制和测量提供参考。【方法】根据双曲线构建了双曲线型薄壁堰，通过能量方程式推导其流量的计算公式；数值模拟了４种不同堰顶水头的过流能力，根据模拟的流量数据利用最小二乘法拟合流量与堰顶水头的关系式，与理论推求的堰流基本公式相结合确定双曲线型薄壁堰的流量系数，辅以ＲＮＧｋ－ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程；使用半隐式ＳＩＭＰＬＥ（ＳＥＭＩ－ＩＭＰＬＩｃＩｔ ＭＥｔｈｏｄ ｆｏＲ ＰＲＥＳＳｕＲＥ－ＬＩＮｋＥｄ ＥｑｕａｔＩｏＮＳ）算法求解速度与压力耦合方程组，并用Ｖｏｆ（ＶｏＬｕＭＥ ｏｆ ｆＬｕＩｄ）法．．．
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
吉利娜 吕宏兴 余国安
为了研究闸门调控下的梯形渠段非恒定流过渡过程,在下游常水深运行条件下,采用矩形网格特征线法,对渠段上游来水量变化和渠段上游闸门在不同线性调节方式下引起的非恒定流过渡过程进行了数值模拟,研究了渠段上游来水量变化时下游流量、上游水深变化过程,探讨了渠段上游闸门在不同线性调节方式下上、下游流量和上游水深的变化过程。结果表明,当上游来水量变化时,下游流量和上游水深经历一段时间都趋于稳定,且流量变幅越大,趋于稳定的时间也越长。闸门按线性函数式调节开度后,闸门过流流量、上游水深基本按线性规律变化,而后基本维持稳定不变。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
李娜 李昕 施伟 柳春光
针对固定在钢框架上的平面网衣水动力特性进行研究，基于SACS，采用有限元Member单元建立网衣水动力荷载计算模型，利用参考文献中分别使用有限元Truss单元和Beam单元所建立模型的计算结果对该模型进行了验证。通过对比得出，在SACS中所建立的平面网衣数值模型可以较为准确地计算网衣在波流下的水动力，初步证明了在SACS中建立大型钢结构养殖网箱+固定式海上风力机融合结构模型的可行性。进一步，采用该数值计算模型对不同波流工况下网衣结构的水动力荷载进行了计算，分析了不同流速、波高和波周期下网衣受力的分布规律。由计算结果可知，随着海流流速、波高的减小和波周期的增大，网衣受到的水动力荷载呈现出逐渐减小的变化趋势，其中波周期的影响尤为显著，比如由于该参数影响使得指定位置节点水动力荷载差距可达80%；另外，波流作用下网衣结构受到的水动力荷载，最大受力位于网衣顶端两侧位置，波高对网衣上部受力影响更大。这些结果可为融合结构中网箱部分的设计提供参考。
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