明槽交汇区水动力特性与污染物浓度场试验研究
发布时间：2021-07-25 15:33
自然河流、人工河道以及城市给水排水管路中普遍存在着支流汇入主干道。由于两股水流交汇后会在交汇处附近产生顶托效成，从而改变下有原有的水流结构。研究交汇区的水力特性以及污染物浓度场有利于港口的航道工程建设及解决环境工程中污染物排放所涉及的问题。本研究采川物理模型试验的方法，通过明槽交汇区实验详细分析了交汇角、汇流比和宽深比的变化对交汇区水力特性的影响，以及分析了交汇角、汇流比、宽深比和支流污染物浓度的变化对交汇区污染物横向扩散程度、纵向扩散程度、污染物衰减系数等影响，主要包含以下几项研究成果：（1）在交汇口前段有明显的顶的顶托现象，影响着干支流文汇区水位。水位最低区域主要出现在交汇口下游段，高水位区域出现在交汇区上游段，与汇流比、交汇角以及宽深比的改变没有太大关联，就交汇区整体而言，交汇口上游段水深明显深于交汇口下游段。沿着主槽水流方向的纵向速度u始终最大，水深方向的垂向速度w一直在0cm、s附近波动。（2）污染物的混合主要发生在混合层中两股合流的界面上。混合层的位置与剪切流有关，其形态呈凸面状，顶点的位置大约在z/h=0.6附近。当支流刚汇入主流时，混，合层的位置史加靠近交靠近交汇口，且...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
明槽交汇口模型图
如图2-1 所示。本试验所采用的装置为试验概化模型，本试验水槽的尺寸设计是基于黄河与汾河交汇区的实际尺寸，参考其平面几何尺寸缩放而来，黄河在交汇段宽度约为 300m，汾河的河宽约为 80m，两条河流的宽度之比为 3.75，因此本设计主槽宽度为 30cm，若严格按照两条河流的宽度比缩放，则支槽宽度仅为 8cm，不利于水流的流通性因此，为了研究交汇区的普遍水动力学及污染物输运规律，本试验将支槽宽度放大至 10cm。图 2-1 明槽交汇试验模型布置图Fig.2-1. Test Model Layout of Open Channel Intersection试验装置由水箱、供水泵、电磁流量计、电磁调节阀以及 PID 控制器等组成，通过PID 控制器、电磁流量计及电磁调节阀形成反馈回路
图 2-2 试验装置的示意图Fig.2-2. Sketch of the experimental setup流量控制系统由电磁流量计、电磁调节阀、PID 控制器等组成，可通过控制系统设验过程中所需的不同瞬时流量，系统通过内部协同调节作用改变供水流量。电磁流采集供水管路中的实时流量，电磁调节阀通过不同的阀门开启度来控制供水流量量计采集到的实时流量小于目标流量值，则系统会反馈信号增大调节阀的开启度则减小。本系统共有水泵 3 台，其中，供水泵共 2 台，排水泵 1 台。主槽供水泵率：1.5KW，流量 23m3/h，扬程 13m；支槽供水泵 1 台，功率 0.75KW，流量 5.8m3/h， 13m；排水泵 1 台，功率 2.2KW，流量 25m3/h，扬程 13m。 测量仪器的选择及其原理1 粒子图像测速仪（PIV）粒子图像速度仪（PIV）技术是随着计算机技术和数码相机技术的发展而始于九十初期，目的是研究透明流体，如液流或气流等，同一时刻在某个平面内的速度场分PIV 系统由激光器、摄像机、同步控制器和数据处理计算机四部分组成，PIV 系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]汇流比对U形弯曲交汇河道中污染物离散系数的影响[J]. 顾莉,赵欣欣,戴波,吴健祎,褚克坚. 河海大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]基于PIV的横流中射流轨迹与扩散特性试验研究[J]. 李文斌,顾杰,匡翠萍,王媛. 水动力学研究与进展（A辑）. 2018(02)
[3]基于PIV技术粗颗粒在管流断面浓度分布试验研究[J]. 夏建新,吴优,邹燚,曹斌. 应用基础与工程科学学报. 2017(06)
[4]结雅河对黑龙江上马厂水位的顶托效应分析[J]. 于宁,温州,关见朝,张磊. 泥沙研究. 2017(04)
[5]四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究[J]. 董亮,曾涛,刘少北,王勇,张长练. 环境科学学报. 2017(11)
[6]交汇角度对黄河上游高含沙交汇区淤堵影响的试验研究[J]. 王平,胡恬,郭秀吉,张原锋. 工程科学与技术. 2017(03)
[7]旋转盘反应器的PIV流场测试[J]. 郭加欣,张巧玲,刘有智,畅俊波. 过程工程学报. 2017(01)
[8]三峡库区小江支流沉积物硝化反硝化速率在蓄水期和泄水期的特征[J]. 王静,刘洪杰,雷禹,徐晶,宋立岩,李勇. 环境科学. 2017(03)
[9]不同动力环境下孔间距对双孔射流特性的影响[J]. 江东勃,陈永平,田万青,孙朴,王娅娜. 水利水电科技进展. 2016(05)
[10]基于PIV测试与Lagrange-Euler法的多孔侧排射流流场和浓度场分析[J]. 滕素芬,冯民权,郑邦民. 自然灾害学报. 2016(04)
博士论文
[1]山区河流弯曲干流型汇合口水沙运动试验及数值模拟研究[D]. 付中敏.重庆交通大学 2012
[2]长距离输水系统的非恒定流特性研究[D]. 万五一.天津大学 2004
硕士论文
[1]长江嘉陵江交汇口水力特性数值模拟研究[D]. 邬志红.重庆交通大学 2012
[2]钟形进水流道出口PIV流场测试与数值模拟[D]. 杨德志.扬州大学 2011
[3]山区河流汇合口河段水沙数值模拟研究[D]. 林燕宁.重庆交通大学 2011
[4]基于PIV技术的射流浓度场扩散试验研究[D]. 李荣辉.河海大学 2005
本文编号：3302296
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
明槽交汇口模型图
如图2-1 所示。本试验所采用的装置为试验概化模型，本试验水槽的尺寸设计是基于黄河与汾河交汇区的实际尺寸，参考其平面几何尺寸缩放而来，黄河在交汇段宽度约为 300m，汾河的河宽约为 80m，两条河流的宽度之比为 3.75，因此本设计主槽宽度为 30cm，若严格按照两条河流的宽度比缩放，则支槽宽度仅为 8cm，不利于水流的流通性因此，为了研究交汇区的普遍水动力学及污染物输运规律，本试验将支槽宽度放大至 10cm。图 2-1 明槽交汇试验模型布置图Fig.2-1. Test Model Layout of Open Channel Intersection试验装置由水箱、供水泵、电磁流量计、电磁调节阀以及 PID 控制器等组成，通过PID 控制器、电磁流量计及电磁调节阀形成反馈回路
图 2-2 试验装置的示意图Fig.2-2. Sketch of the experimental setup流量控制系统由电磁流量计、电磁调节阀、PID 控制器等组成，可通过控制系统设验过程中所需的不同瞬时流量，系统通过内部协同调节作用改变供水流量。电磁流采集供水管路中的实时流量，电磁调节阀通过不同的阀门开启度来控制供水流量量计采集到的实时流量小于目标流量值，则系统会反馈信号增大调节阀的开启度则减小。本系统共有水泵 3 台，其中，供水泵共 2 台，排水泵 1 台。主槽供水泵率：1.5KW，流量 23m3/h，扬程 13m；支槽供水泵 1 台，功率 0.75KW，流量 5.8m3/h， 13m；排水泵 1 台，功率 2.2KW，流量 25m3/h，扬程 13m。 测量仪器的选择及其原理1 粒子图像测速仪（PIV）粒子图像速度仪（PIV）技术是随着计算机技术和数码相机技术的发展而始于九十初期，目的是研究透明流体，如液流或气流等，同一时刻在某个平面内的速度场分PIV 系统由激光器、摄像机、同步控制器和数据处理计算机四部分组成，PIV 系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]汇流比对U形弯曲交汇河道中污染物离散系数的影响[J]. 顾莉,赵欣欣,戴波,吴健祎,褚克坚. 河海大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]基于PIV的横流中射流轨迹与扩散特性试验研究[J]. 李文斌,顾杰,匡翠萍,王媛. 水动力学研究与进展（A辑）. 2018(02)
[3]基于PIV技术粗颗粒在管流断面浓度分布试验研究[J]. 夏建新,吴优,邹燚,曹斌. 应用基础与工程科学学报. 2017(06)
[4]结雅河对黑龙江上马厂水位的顶托效应分析[J]. 于宁,温州,关见朝,张磊. 泥沙研究. 2017(04)
[5]四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究[J]. 董亮,曾涛,刘少北,王勇,张长练. 环境科学学报. 2017(11)
[6]交汇角度对黄河上游高含沙交汇区淤堵影响的试验研究[J]. 王平,胡恬,郭秀吉,张原锋. 工程科学与技术. 2017(03)
[7]旋转盘反应器的PIV流场测试[J]. 郭加欣,张巧玲,刘有智,畅俊波. 过程工程学报. 2017(01)
[8]三峡库区小江支流沉积物硝化反硝化速率在蓄水期和泄水期的特征[J]. 王静,刘洪杰,雷禹,徐晶,宋立岩,李勇. 环境科学. 2017(03)
[9]不同动力环境下孔间距对双孔射流特性的影响[J]. 江东勃,陈永平,田万青,孙朴,王娅娜. 水利水电科技进展. 2016(05)
[10]基于PIV测试与Lagrange-Euler法的多孔侧排射流流场和浓度场分析[J]. 滕素芬,冯民权,郑邦民. 自然灾害学报. 2016(04)
博士论文
[1]山区河流弯曲干流型汇合口水沙运动试验及数值模拟研究[D]. 付中敏.重庆交通大学 2012
[2]长距离输水系统的非恒定流特性研究[D]. 万五一.天津大学 2004
硕士论文
[1]长江嘉陵江交汇口水力特性数值模拟研究[D]. 邬志红.重庆交通大学 2012
[2]钟形进水流道出口PIV流场测试与数值模拟[D]. 杨德志.扬州大学 2011
[3]山区河流汇合口河段水沙数值模拟研究[D]. 林燕宁.重庆交通大学 2011
[4]基于PIV技术的射流浓度场扩散试验研究[D]. 李荣辉.河海大学 2005
本文编号：3302296
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