城市河流阶梯式溢流堰复氧效率数值模拟研究

发布时间：2025-01-09 01:22

　　水中溶解氧的浓度是衡量水体自净能力的重要指标之一。而水中有机污染物的迁移、扩散和降解过程均受水体的复氧过程的直接影响,甚至还可能影响到整个水体的自净过程。解决水污染问题,恢复城市河流的生态和社会功能,已成为保证城市可持续发展的关键。在中国北方的城市河流沿岸修建了许多溢流堰来保持景观水。本文建立了阶梯式溢流堰自由表面流跌水掺气过程的二维数值模型,利用文献试验数据进行验证分析,从水流流态、空气浓度分布、流场及速度场等方面进行气-水流动特性和掺气效果的分析,并在此基础上,对阶梯式溢流堰的水力特性及复氧效率进行研究,分析不同水流条件下阶梯式溢流堰坡度、台阶个数及堰高对其复氧效率的影响。计算结果表明,阶梯式溢流堰的堰面水流可根据台阶形状以及单宽流量的不同呈现出滑行水流、过渡水流和跌落水流三种流态。当单宽流量一定时,通过改变台阶的尺寸,可以实现跌落水流和滑行水流的相互转换。阶梯式溢流堰的空气浓度分布呈现S形曲线分布,流速分布满足边界层的幂律分布和对数分布规律,并采用曲线拟合方法确定相关系数。在堰上水头一定时,距离假想底层的法向距离越大,空气浓度就越大。假想底层附近的空气浓度接近于零,即假想底层附近几...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１跌落水流和滑行水流界限的典型公式比较??

、＇??１．２?－?＾?＼?＞－?Ｃｈａｎｓｏｎ（２００４）?０．６?－??＾１０－?｜＋?田嘉宁（２００５）?芝?、、、＇、??＂ｃ．８－?＂ｃ．４－??０．４?－?＾?０．２?－?＼?Ｖ＇??Ｘ?＂Ｖ＇ＴＸ＿?＼??０．０１???＇．丨?０．Ｊ?＊?■?＞?Ｉ??１０?２０?....

图２－２阶梯式溢流堰典型水流流态示意图??

?山东大学硕士学位论文???３．过渡水流：在阶梯式泄水建筑物中，过渡水流是介于滑行水流和跌落水??流之间的一种水流状态，在此种流态下，会同时出现滑行水流和跌落水流的流动??特征，即一部分阶梯上会出现三角形空腔，另一部分阶梯上则会有稳定的顺时针??旋涡产生，沿台阶向下游会交替出现这....

图２－３双膜理论示意图??双膜理论的基本观点是，在气相和液相之间的界面上、下有两层固定的气体??

?山东大学硕士学位论文???当前的研宄中应用较多的一种模型。双膜理论分别作了?３个假设：（１）在气水两??相交界面的两侧均有层流膜层的存在，即水膜和气膜；（２）氧气的转移过程是稳??定的，即通过气膜的通量等于通过水膜的通量；（３）在水气界面处，空气和水处??于即时平衡状态。如图２....

图３－１边界条件的定义??（２）

?山东大学硕士学位论文???度口?计算域?压力入口??＼?ｄｏａｔｙ?Ｉｎｌｅｔ、?＾?Ｐｒ＾ｓｕｒｅ?Ｉｎｌｅｔ??压力出口??，，＇＾?１?４?Ｐｒｅｓｓｏｒｃ?Ｏｕｄｅｔ??－‘?Ｉ，?一羞?ｙ??／?＾－＾一?、、、??１＾－－＾假想底层的垂线??Ｗａｎ??壁面??图３－....

本文编号：4024924