分层水环境中周期性循环水流诱导内波的临界条件

发布时间：2020-07-01 03:12

【摘要】：随着我国经济的快速增长和现代化进程的加快,水库、湖泊等地表水已经成为绝大多数城市的主要饮用水水源,内源污染是目前大多数水库亟需解决的水质问题之一。水库水温分层是内源污染的主要诱因之一。内波具有强大的混合水体能力,能够有效地破坏水温分层,从而高效地对源水水质进行原位修复,降低水处理的综合成本。因此,将内波技术与水质原位修复技术相结合具有重大的经济意义以及现实意义。本研究利用间歇式机械混合中试装置产生的周期性循环水流作为扰动源,在模型分层水库中,在不同温度梯度下,通过分别采用调整电动机转速、固定出水口面积大小和改变出水口开启度、固定电动机转速两种途径来改变出水口循环水流流速,研究了揭示了实验室模拟水库中内波从有到无的临界F_(rc),并比较了不同运行工况条件下的内波特性。主要得出以下重要结论:(1)固定电动机间歇运行周期为运行45s、停止10s,当间歇式机械混合中试装置出水口开启度为10cm?45cm时,通过改变电动机转速控制内波扰动源的强弱,探究了温度梯度为0.44℃/cm、0.35℃/cm、0.27℃/cm、0.22℃/cm下的临界F_(rc)。研究发现,临界F_(rc)与温度梯度无关。(2)电动机间歇运行周期不变,当间歇式机械混合中试装置电动机转速为600 rpm/min时,通过改变出水口开启度控制内波扰动源的强弱,探究了温度梯度为0.44℃/cm、0.35℃/cm、0.27℃/cm、0.22℃/cm下的临界F_(rc)。发现,不同温度梯度的临界F_(rc)均一致。(3)在同一温度梯度下,当电动机间歇运行周期固定为运行45s、停止10s时,无论是固定出水口开启度、调整电动机转速还是固定电动机转速、变换出水口开口面积,实验得到的临界F_(rc)均一致。(4)当调整电动机间歇运行周期为运行45s、停止20s时,内波周期基本等于间歇式机械混合中试装置的运行周期;在温度梯度以及出水口开启度相同条件下,内波波高、波速以及波长随电动机转速增大出现先增加再降低的态势,内波混合时间随着电动机转速变大而减少;在相同的温度梯度以及电动机转速情况下,内波波高随出水口开口的增大而减小,内波混合时间随着出水口的增大而变大;在电动机转速与出水口一致的情况下,内波波高随着温度梯度的增加而增大,内波混合时间与温度梯度呈现正相关的趋势。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X524
【图文】：

图 2.1 实验室模型水库图冷装置的分布位置参见[1]（图 2.2 所示温度时，温度控制器通过温度传感探头缩机开始通过冷凝管制冷，当制冷达到水温最终在密度流的作用下趋于一致形成变温层，水体中间形成温度梯度较小时。在实验中，空调处于关闭状态

图 2.1 实验室模型水库图制冷装置的分布位置参见[1]（图 2.2 所示）。机温度时，温度控制器通过温度传感探头的压缩机开始通过冷凝管制冷，当制冷达到设底部水温最终在密度流的作用下趋于一致，上，形成变温层，水体中间形成温度梯度较大的12 个小时。在实验中，空调处于关闭状态。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李燕;马晓婷;焦键;贾尔恒·阿哈提;;外源污染对山美水库总氮和总磷的影响分析[J];水资源与水工程学报;2015年04期

2 孙昕;李丹;李选龙;解岳;;曝气诱导内波破坏水库水温分层的机理[J];中国环境科学;2015年06期

3 孙昕;卞晶;解岳;叶丽丽;马兰;;曝气诱导内波破坏水库水温分层的过程与效果[J];中国环境科学;2015年02期

4 梁川;洪方文;姚志崇;;有限深分层流体中运动物体尾流生成内波的一种移动脉动源方法[J];水动力学研究与进展A辑;2015年01期

5 孙昕;叶丽丽;黄廷林;刘伟;;破坏水库水温分层系统的能量效率估算:以金盆水库为例[J];中国环境科学;2014年11期

6 孙昕;叶丽丽;刘伟;解岳;卞晶;;分层水库曝气诱导内波特性及消减分层效果[J];水利学报;2014年10期

7 朱海;王玲玲;唐洪武;曾诚;;湖库内波的生成传播特性及其环境效应研究进展[J];水利学报;2014年04期

8 王进;尤云祥;胡天群;朱敏慧;王小青;魏岗;;密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验[J];科学通报;2012年08期

9 魏岗;吴宁;徐小辉;苏晓冰;尤云祥;;线性密度分层流体中半球体运动生成内波的实验研究[J];物理学报;2011年04期

10 隋聚艳;蔡小超;;浅谈我国水资源利用的现状及对策[J];科技信息;2010年01期

相关博士学位论文 前5条

1 张善武;基于变系数KdV-type理论模型的南海北部内孤立波传播演变过程研究[D];中国海洋大学;2014年

2 李柏山;水资源开发利用对汉江流域水生态环境影响及生态系统健康评价研究[D];武汉大学;2013年

3 王莹;滇池内源污染治理技术对比分析研究[D];昆明理工大学;2012年

4 于佳;实验室条件下内波生成和演化的可视化测量[D];中国海洋大学;2008年

5 李丙瑞;海洋中的内波及其演变、破碎和所致混合[D];中国海洋大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 任广林;分层水体机械混合诱导产生内波的条件和特性[D];西安建筑科技大学;2017年

2 程雪娜;分层水环境曝气诱导内波形成及破碎的过程与机理[D];西安建筑科技大学;2017年

3 闵文;巢湖市环城河内源污染释放及生态修复模拟试验[D];安徽建筑大学;2016年

4 李选龙;有限密度分层中曝气诱导内波的条件与特性[D];西安建筑科技大学;2015年

5 高阳;分层流内波生成机理研究[D];上海交通大学;2015年

6 叶丽丽;分层水库曝气诱导内波特性及破坏分层效果[D];西安建筑科技大学;2014年

7 赵雪枫;泸沽湖温度分层季节变化及其环境效应[D];暨南大学;2014年

8 卞晶;曝气诱导内波破坏水库水温分层中试研究[D];西安建筑科技大学;2014年

9 杨超;阳澄西湖外源污染通量及污染物渔业利用技术研究[D];苏州大学;2013年

10 马瑞玲;深海内波传播模型及其数值模拟的研究[D];中国海洋大学;2012年

本文编号：2736212