申请日2007.02.12
公开(公告)日2007.08.15
IPC分类号G06G7/48; G06F17/50
摘要
本发明公开了一种废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，属于水利工程技术领域。本发明通过通过模拟的方法获得了静止环境中单孔负浮力排放及流动环境中单孔、多孔正负浮力排放近区流场水力特性及稀释数据，形成排放近区的稀释理论，从数值模拟角度得到横流中浮力排放过程中的射流分叉现象和马蹄涡结构。
权利要求书
1.一种废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过模拟的方法得到 静止环境中单孔负浮力排放及流动环境中单孔、多孔正负浮力排放近区流场水力特 性及稀释特性，形成排放近区的稀释模型，从数值模拟角度得到横流中浮力排放过 程中的射流分叉现象和马蹄涡结构。
2.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过数 值预报出流动环境中单孔排放扩散器近区稀释特性。
3.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：给出了 多孔扩散器的稀释特性和Conada效应。
4.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：给出了 流动环境中热污染扩散器的稀释特性和分叉现象。
5.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过模 拟得到静止环境中负浮力排放扩散器的稀释特性。
6.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过模 拟得到静止环境中倾斜负浮力排放扩散器的分区数据。
7.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过模 拟得到了排放角对静止环境中负浮力排放特性的影响。
8.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过模 拟得到了静止环境中负浮力排放扩散器远区特性。
9.如权利要求1所述的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，其特征在于：通过模 拟得到了流动环境中垂直负浮力排放扩散器的分区数据。
说明书
废水排放工程水力学的水流精细模拟方法
技术领域
本发明涉及一种水利水电工程紊流数值模拟方法，特别是一种废水排放工程水力学的 水流精细模拟方法。
背景技术
废水排放工程水力学问题一直是国内外研究的热点，随着数学模型和计算技术的发 展，废水排放扩散器型式的选择和优化逐渐成为扩散器设计的主要手段，同时水质模型的 建立为环境影响评价提供了坚实的基础，而水流又是污染物的载体，显然开展废水排放问 题的数值模拟研究是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是要提供一种废水排放工程水力学的水流精细模拟方法。
本发明的目的是这样实现的：一种含有紫金砂提取物的药物制备方法，一种废水排 放工程水力学的水流精细模拟方法，通过模拟的方法得到静止环境中单孔负浮力排放及流 动环境中单孔、多孔正负浮力排放近区流场水力特性及稀释特性，形成排放近区的稀释模 型，从数值模拟角度得到横流中浮力排放过程中的射流分叉现象和马蹄涡结构。通过数值 预报出流动环境中单孔排放扩散器近区稀释特性。给出了多孔扩散器的稀释特性和 Conada效应。给出了流动环境中热污染扩散器的稀释特性和分叉现象。通过模拟得到静 止环境中负浮力排放扩散器的稀释特性。通过模拟得到静止环境中倾斜负浮力排放扩散器 的分区数据。通过模拟得到了排放角对静止环境中负浮力排放特性的影响。通过模拟得到 了静止环境中负浮力排放扩散器远区特性。通过模拟得到了流动环境中垂直负浮力排放扩 散器的分区数据。
本发明所提供的废水排放工程水力学的水流精细模拟方法，通过模拟的方法获得了静 止环境中单孔负浮力排放及流动环境中单孔、多孔正负浮力排放近区流场水力特性及稀释 数据，形成排放近区的稀释理论，从数值模拟角度得到横流中浮力排放过程中的射流分叉 现象和马蹄涡结构。
具体实施方式
(1)数值预报出流动环境中单孔排放扩散器近区稀释特性：横流中紊动射流轨迹线上 浓度的变化是废水排江工程中关注的指标，它反应了污染物在大水体中的稀释程度，亦是 选择扩散器方案优劣的因素。对于横流中单孔排放，研究由浓度所确定的射流轨迹线上浓 度的衰减规律发现，流速比愈大，轴线浓度衰减愈快，亦就是环境流体与射流的掺混稀释 作用愈强。计算给出的距射流出口不同位置横断面上浓度的等值线图。可看出随着射流的 发展，在横断面上浓度等值线很快出现两个高浓度区，并呈肾形，这就是由浓度等线所表 现出的横流中射流的分叉现象(bifurcation)，横流中射流同样存在分叉现象，与有无浮 力作用并不密切，主要是射流与横流相互作用而产生的涡所致。
(2)给出了多孔扩散器的稀释特性和Conada效应：射流存在着卷吸环境流体的作用。 对于单孔排放，射流能充分卷吸环境流体;而对于多孔射流，射流的卷吸受到限制，在相 邻射流中间，被卷吸的流体得不到补充或补充不足，则相互吸附，这就是著名的Conada 效应，这种吸附效应可从射流系统中心平面上浓度的变化得以说明。同一孔间间距下，流 速比愈大，混合点愈前移。这是因为流速比大，即射流的出口流速大，卷吸流体的能力就 强。由于分叉现象是由于射流与横流的速度差产生的切力形成的，因此当多孔射流的孔间 距较小时，射流和横流的速度产生的切力不足以形成分叉现象。随着的增大，多孔射流轨 迹线逐渐趋于单孔射流的轨迹线;同时，孔间间距愈小，轨迹线愈弯曲。同时，在射流的 背风面存在着回流区，致使该区浓度不易稀释。表明流速比愈大，射流轨迹线愈高。
(3)给出了流动环境中热污染扩散器的稀释特性和分叉现象：同流中单孔淹没热浮 力排放的近区特性表现为，在同一出口弗劳德数、流速比下，水深愈大，射流达到水面所 需的距离愈远。同流中浮力射流同样存在分叉现象。其原因是虽然在同流环境中，射流流 动方向与来流方向一致，随着射流的发展，由于浮力的作用，使射流的中心线逐渐改变， 这样使射流与来流的速度差加大，从而产生的切力形成的，进而导致两个高温度区的出现， 即分叉现象。
(4)形成静止环境中负浮力排放扩散器的稀释理论：对静止环境的圆形垂直负浮力 排放，最大入侵高度和密度弗劳德数成线性关系，通过试验和数值计算得出了相应的计算 公式(热水负浮力射流)。负浮力作用在动量方程平衡中占重要地位，而在湍动能平衡中 的作用则可以忽略。根据不同出口弗劳德数下轴线上的流速和温度衰减变化规律可以将流 动分成三个区域，(a)，中线流速和温度保持常数，湍动能逐渐减小;(b)，流速和温度沿 方向逐渐减小，而湍动能的值开始时增加的后来又逐渐减小;(c)，流速、温度和湍动能 均衰减的很快。
(5)提出静止环境中倾斜负浮力排放扩散器的分区理论：对于静止环境中的倾斜负 浮力射流，根据流动的特性可以将射流影响区域划分成为三个区，即：射流区、回流区和 水平扩展区，其中射流区可以分为排放动量起主要作用的上升段和负浮力起主要作用的下 降段。射流区和水平扩展区及射流区内部分区的界限通过计算得到相应的公式，通过计算 公式即可确定射流影响区域的大小和范围。对负浮力射流的最大上升高度，根据密度变化 给出了统一的定义标准。
(6)研究了排放角对静止环境中负浮力排放特性的影响：通过对静止环境中不同排 放角度下平面负浮力射流的计算，分析了排放角度对负浮力射流的影响，给出了考虑排放 角度影响的倾斜射流最大上升高度计算公式。角度越大，射流所能达到的最大上升高度越 大，并且达到一定角度会向上游分流，在垂直射流的情况下，则对称的向两侧分流。在射 流角度较小的情况下，由于平面射流底部边界的吸附作用很强，射流与固壁之间已经没有 明显的回流区存在，这时射流接近于附壁射流，相同排放角度的圆形射流，边界的吸附作 用相对较小，射流所能达到的高度要大。
(7)分析了静止环境中负浮力排放扩散器远区特性：通过对静止环境中平面负浮力 射流的远区计算表明，高密度流体是以异重流的形式沿底部向下游推进的。根据远区断面 上的流速分布图可以将异重流的主体分成两个区，边壁区和紊流掺混区，边壁区内流速分 布变化不大，紊流掺混区内异重流与环境水体存在着掺混和交换，则断面上流速分布沿程 有所变化。
(8)提出流动环境中垂直负浮力排放扩散器的分区特性：流动环境中的平面负浮力 射流，与静止环境中的倾斜负浮力射流流动图像有相似的地方，射流出流后，上升到一定 的高度后向下塌落，撞击河床底部后，受固壁作用，射流向两侧流动。一部分向射流出口 流动，形成回流区;另一部分远离出口，形成水平扩展层。类似静止环境中倾斜负浮力射 流的方法，同样可以将射流影响区域分区，给出了分区的界限和相应的计算公式。
