基于环形旋转射流的新型预掺混扩散器水力与稀释特性研究

发布时间：2021-04-20 12:25

　　污水及电厂温排水排放对水生态环境的影响一直是环境保护领域的重要问题。如何采取有效措施满足混合区的环保要求,实现污水、热水排放的尽快达标是该问题研究的重点。扩散器常用于污水或温排水排放,其结构型式决定了射流的初始稀释度,进而决定了混合区的范围及边缘温升或浓度。随着水环境保护力度加大,对污水、热水排放提出更加严格的要求。因此,开展新型预掺混扩散器的深入研究不仅具有重要的实用价值,而且拥有广阔的应用前景。本文提出了基于环形射流原理的新型预掺混扩散器,不仅实现了排放前的预稀释,而且形成区别于传统中心直射流结构的环形射流,对于降低排口浓度（温度）、提高初始稀释度具有显著效果。采用水槽实验与三维数学模型相结合的方法,系统开展了扩散器的水力特性及稀释扩散规律研究。在对比分析径向进流和切向进流两种预掺混扩散器初始稀释效果的基础上,针对效果占优的切向进流扩散器,深入研究了环形旋转射流的流动结构、掺混稀释规律及阻力特性。研究成果将环形射流及旋转射流理论引入扩散器研究,不仅为污水及电厂温排水排放提供了一种高效能的扩散器选择型式,而且可为污水处置工程设计与环境影响评价提供科学依据。本文所取得的主要成果如下:（... 

【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 常规扩散器
        1.2.2 强化稀释措施
        1.2.3 射流稀释特性实验研究
        1.2.4 射流水力稀释特性数值模拟
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 基于环形射流原理的新型预掺混扩散器
    2.1 环形射流与旋转射流理论
        2.1.1 环形射流
        2.1.2 旋转射流
    2.2 设计思路
    2.3 基本结构
    2.4 工作流程
    2.5 本章小结
第三章 径向进流与切向进流预掺混扩散器初始稀释效果比选
    3.1 射流参数选取
    3.2 实验系统
    3.3 数学模型
        3.3.1 模型选择
        3.3.2 控制方程
        3.3.3 数值算法
        3.3.4 计算域与网格划分
        3.3.5 初边条件
    3.4 两种进流方式掺混稀释效果比较
        3.4.1 流量放大倍比
        3.4.2 紊动掺混特性
    3.5 本章小结
第四章 切向进流预掺混扩散器稀释扩散及阻力特性实验研究
    4.1 实验系统
        4.1.1 环境流及射流控制系统
        4.1.2 测量仪器与实验方法
    4.2 实验设计
        4.2.1 稀释扩散特性实验
        4.2.2 阻力特性实验
    4.3 稀释扩散特性实验成果
        4.3.1 射流形态
        4.3.2 流量放大倍比与旋流数
        4.3.3 温度分布
        4.3.4 流动特性
        4.3.5 平均稀释度
    4.4 阻力特性实验成果
        4.4.1 测压管水头分布
        4.4.2 扩散器水头损失
    4.5 本章小结
第五章 切向进流预掺混扩散器稀释扩散数值模拟
    5.1 模型规划
        5.1.1 计算域
        5.1.2 网格划分
        5.1.3 初边条件
        5.1.4 计算工况
    5.2 模型验证
        5.2.1 流速验证
        5.2.2 温度验证
    5.3 同流条件射流水力及稀释特性
        5.3.1 横断面流速分布
        5.3.2 射流半宽度
        5.3.3 温升分布
    5.4 逆流条件射流水力与稀释特性
        5.4.1 流量放大倍比
        5.4.2 横断面流速分布
        5.4.3 温升分布
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]静水条件下倾斜射流的Realizable k-ε和RNG k-ε数值模拟研究[J]. 王卓.  人民珠江. 2017(05)
[2]大水深条件下污水排放工程扩散器稀释扩散效果研究[J]. 于航,白景峰,王心海,赵宏鑫.  水道港口. 2013(04)
[3]火、核电厂温排水余热量分析及应用前景展望[J]. 袁珏,赵懿珺,王鹏,李岚,杨天伟.  水利水电技术. 2012(02)
[4]自由淹没气体旋转射流速度场实验研究[J]. 王凌,张景松,罗锐,彭晓峰.  清华大学学报(自然科学版). 2011(04)
[5]流动环境中高浓度射流的三维数值模拟[J]. 方神光,黄胜伟,崔丽琴.  水利水电科技进展. 2010(04)
[6]不规则波作用下垂向圆管浮射流的试验研究[J]. 陈永平,李志伟,张长宽.  水利学报. 2009(12)
[7]静水环境中径向紊动射流数值模拟[J]. 李志伟,槐文信,钱忠东.  水利学报. 2009(11)
[8]同流多孔热水浮力射流排放特性实验研究[J]. 邵磊,王颖,薛晨亮,孙玉贤.  水利水运工程学报. 2009(03)
[9]旋转射流喷嘴内旋流特性的PIV实验分析[J]. 胡鹤鸣,刘昭伟,陈永灿,李玲.  水力发电学报. 2009(04)
[10]不规则波作用下垂向圆管射流的试验研究[J]. 陈永平,李志伟,谭鹰勋,张长宽.  水利学报. 2008(02)

博士论文
[1]旋转水射流喷嘴内部流动及冲击压强特性研究[D]. 胡鹤鸣.清华大学 2008
[2]有障碍浮力射流特性的研究[D]. 方神光.武汉大学 2005
[3]负浮力射流特性的研究[D]. 杨中华.武汉大学 2004



本文编号：3149674