生物陶粒滤池去除地表水中有机物的动力学模型研究

生物陶粒滤池是我国目前最常见的一种地表水生物处理工艺,但目前缺乏简单实用的动力学模型来指导工程的应用设计或进行可行性论证。根据陶粒生物滤池的内部流态建立了推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对有机物的去除,并采用中试规模的生物陶粒滤池处理受污染程度差异很大的两种地表水取得的实际运行数据加以验证。结果表明,对于有机物含量较低或很高的地表水,都可用一级反应的推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对CODMn的去除。     

生物陶粒滤池去除地表水中有机物的动力学模型研究

生物陶粒滤池是我国目前最常见的一种地表水生物处理工艺,但目前缺乏简单实用的动力学模型来指导工程的应用设计或进行可行性论证。根据陶粒生物滤池的内部流态建立了推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对有机物的去除,并采用中试规模的生物陶粒滤池处理受污染程度差异很大的两种地表水取得的实际运行数据加以验证。结果表明,对于有机物含量较低或很高的地表水,都可用一级反应的推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对COD_Mn的去除。     

泵站调节池水力优化的数值模拟

基于定常不可压流体的控制方程和重整化群(RNG)湍流模型,采用CFD技术,通过SIMPLEC算法,计算了6种导流墙布置方案的泵站调节池定常流动,并且通过物理模型验证,定量分析了导流墙布置方案对调节池水流流动的影响.研究表明:导流墙间隔为10L时,过小的间隔导致调节池内边壁脱流现象严重;导流墙间隔为16L时,过大的间隔又使得调节池内水流流速过低;增加1m调节池挖深时,调节池流态改善不明显并且增加工程造价;利用21L和10L宽窄相间的导流墙布置形式,底部流速达到不淤流速的同时可以有效降低调节池水头损失近1.2m,为泵站前池的流态提供一定的保障,其中L为导流墙宽度.基于数值模拟结果提出的调节池布置方案可应用于工程实际.     

氧化沟导流墙体型研究分析

提出了一种新型的非等厚度导流墙。用数值模拟的方法研究了新体型导流墙氧化沟内的流速场,与常用等厚度半圆体型导流墙氧化沟内的流速场进行比较。研究结果表明,在同等边界条件下,新体型导流墙能够更好地改善氧化沟弯道水流流态,减小隔墙末端回流区域的大小,并能增加沟道内高流速区域所占的比例,同时也能提高水流流速大于0.3 m/s区域所占的比例。     

基于CFD技术的泵站进水池水力性能研究

为了改进泵站进水池设计,应用CFD技术对进水池内部流态和水力性能进行分析.首先基于重整化群湍流模型和SIMPLEC算法,数值模拟了泵站典型矩形进水池内的定常流动;然后基于流速均匀度优化目标函数,分析了进水池进水管内各个断面的轴向流速分布规律,并提出了叶轮名义高度的取值范围,即喇叭口直径的1.3～1.7倍.计算结果表明:矩形进水池内流态紊乱,水力性能差;增加导流墩和采用W形后壁后,进水池流态和水力性能能得到明显改善.     

鱼塘水电站引水渠流态优化研究

本试验以改善鱼塘水电站溢洪道引水渠流态为目的。通过模型试验和数值模拟,研究分析影响水流流态的因素。通过试验和数值模拟,对溢流孔、进水渠设置弯道及导墙进行优化,达到改善引水渠内水流的流态,主要是改变溢流孔的个数,由四孔改为三孔,泄流能力得到一定的提高;然后进行弯道优化,通过数值模拟进行平面分析计算,得到更大的弯道半径有利于进水渠的进流,水流流态也随着更加平稳、顺畅。最后对导墙进行优化,由于鱼塘水电站地形的限制,放弃了导墙头部曲线和长度的优化,然后在导墙上开竖孔来平衡导墙两侧水位差,使导墙一侧发生的立轴漩涡减轻,相对改善了进口水流条件,表面水面平稳。试验最终选择一种兼顾水力条件最优、造价最低的优化方案。     

水土界面内外流体运动特征分析

基于FLUENT软件,模拟了多孔介质底床内部孔隙流和表面自由流共同作用下的流场结构。结果显示,主流区水流通过圆柱体顶部时会发生脱溜-靠溜过程;且该过程中水流的流态不对称;孔隙水流的流速与紊动强度远小于切向主流区;孔隙内紊动强度随孔隙所在深度的增大而逐渐降低,且降低幅度逐层减小。     

岔管流动的数值模拟

应用k-ε模型和控制体积法建立了三维紊流数学模型,根据工程需要对某抽水蓄能电站的引水岔管和尾水岔管的不同体型进行了流态、流速、压力分布的数值模拟研究,在原方案计算结果的基础上提出了修改方案并进行了对比计算,给出了不同工况的水流流态、流速分布和压力分布以及相应的水头损失系数.计算结果表明,修改方案流态有明显改善,水头损失系数明显减小.     

高坝下游水垫塘中三种典型流态的数值模拟

用垂向二维k-ε紊流模型数值模拟了高坝下游水垫塘流场结构,并与实测流速值进行了比较.研究结果表明,用该模型及相应的k-ε紊流模型边界条件模拟是可行的.采用该模型分别模拟了下游水深降低、水舌入水角变化时水垫塘内的流场结构,得出了自由冲击射流、淹没冲击射流和面流三种典型流态,描绘了三种流态下水垫塘流体质点的迹线特征,给出了流速、动水压差、紊动能和耗散率的分布规律.研究结果表明,水垫塘应避免出现自由冲击射流流态,可以通过加大水垫深度、减小入水角、控制流态来实现淹没冲击射流或面流流态,以降低底板动水压差、紊动能和耗散率,保证水垫塘的安全运行.     

速度分布对气体超声流量计声传播规律的影响

气体超声流量计广泛应用于天然气贸易计量,在实际工业现场,由于流态和流速的不同,使得超声波传播特性呈现不同的规律.为了研究这一规律的变化特征,文中提出了一种基于COMSOL仿真的射线追踪方法来模拟单声道气体超声流量计的测量过程,并验证了该仿真方法的正确性.选取充分发展湍流和单弯头下游的速度分布为研究对象,以5个不同的速度点为入口流速,讨论超声波传播轨迹、传播时间、轨迹偏移量、声压分布等参数随流速、流态的变化规律,进而分析其对流量测量的影响,提出一种改善测量误差的修正方法,使测量误差最大降低约4%,,达到修正效果.     

基于离心法引发的气液两相环状流的数值模拟及流量测量研究

用数值模拟方法研究了水平管内气液两相流经过旋流叶片这种离心原件的流动特点。入口为段塞流,空气为主相,水为次相。研究在离心力作用下给气液相分布和流型转变带来的影响。模拟结果表明段塞流经过离心原件后流型转变为环状流;且环状流的液膜相对比较均匀。实验引进了3D打印技术,试制了旋流叶片,并开展了气液两相流实验研究,采用多普勒流速仪测量,通过对液膜速度分布曲线积分即可获得液相质量流量。实验取得了良好的结果,误差基本都在10%以内。实现了管内相分离和流量的非介入式测量,为气液两相流计量提供了指导意义。     

H型钢万能轧制过程中金属流动的有限元分析

采用显示动力学有限元软件LS-DYNA,结合生产实际,对H型钢万能轧制进行了仿真计算.在仿真结果的基础上,根据轧制平面内的节点位移矢量分布情况,分析了轧件断面内金属流动规律.仿真结果显示轧件断面内在立辊和平辊压下方向上存在"零位移线",说明在H型钢万能轧制过程中,在立辊和平辊压下方向上轧件内金属流动存在"位移中性面",并伴有翼缘端部金属流动产生"内翻"的情况.     

调节阀内部流场的数值模拟与试验分析

对某一广泛应用的套筒型调节阀内部流场建立模型.通过前处理器生成计算网格,应用CFD软件进行离散求解,得到调节阀内部流场的可视化图形,数值模拟不同开度下流量,绘出调节阀的流量特性曲线,与试验测定的数据进行比较分析.结果表明模拟值与试验值较好的吻合,为后续优化和设计工作提供依据.     

基于RAMMS的冰湖溃决型泥石流演进模拟及危害性

冰湖溃决型泥石流作为目前西藏境内最主要的地质灾害之一，对下游工程的建设与运营造成潜在威胁。本文以西藏洛隆县冻错曲冰湖为例，基于现场调查、遥感解译、特征值计算和数值模拟方法，对冻错曲冰湖泥石流孕灾条件、动力学特征及溃决演进过程进行研究，分析其对下游工程建设的影响。采用无量纲堵塞指数（DBI）方法对冻错曲冰湖堰塞体稳定性进行评价，结果表明该堰塞体位于非稳定区与稳定区之间，存在发生溃决的风险。基于三维动态模拟软件RAMMS的Voellmy-Salm单相流模型，模拟分析了冻错曲冰湖泥石流在2种溃决模式下的演进过程。模拟结果显示：冻错曲冰湖泥石流溃决演进过程可归纳为初始溃决、加速运动、减速运动、沟口停淤4个阶段；2种溃决模式下冰湖溃决影响范围都经过拟建工程位置，潜在威胁区泥石流平均深度分别为4.87 m、8.26 m；在瞬时全部溃决场景下，冰湖溃决泥石流在拟建工程处最大流速为5.74 m/s，最大流量为2 843.38 m3/s。研究成果有助于评价冰湖溃决型泥石流的危害性，并为工程防治设计提供参考。     

多孔介质模型在二次滤网内流场分析中的应用

使用计算流体动力学软件FLUENT分析了二次滤网的内部流动,并利用其结果输出功能计算了滤网阻力.多孔介质模型形象地描绘出了二次滤网的内部流场,获得了该型号滤网的内部流动规律.滤网面的形状改变了流体的流动,加强筋板使局部流动复杂化,但同时起了导流作用.对排污工况研究发现,排污顺畅.     

压气机旋转失速数值模拟和流动显示

在压气机气动设计中,目前正大力开展的新技术是采用主动控制技术来提高压气飞机的旋转失速裕度;利用涡雾法对叶轮机叶栅流动进行数值模拟和计算机实时流动显示,从而揭示旋转失速的产生、发展和传播的机理和规律,为研究采用主动控制技术提高旋转失速裕度提供理论依据和指导,数值实验表明这种方法可模拟出旋转失速的产生、发展和传播的整个过程,并可正确地计算出旋转失速的传播速度。     

热消散式流量传感器的建模仿真与研究

根据能量守恒定律和流量测量原理,使用流体计算软件建立了热消散式流量传感器的数学模型并进行了数值分析.模拟了管内传感器与流体的湍流换热过程,计算出在不同流速下的传感器探头温度分布情况,分析了流体温度、传感器封装材料、加热功率以及安装方式对传感器测量精度和适用量程的影响.计算结果对热式流量传感器的设计和优化提供了重要的参考...     

聚合物新型混合分散装置塑化过程模拟分析

对一种聚合物叶片注塑成型机的混合分散装置进行了三维建模,采用Polyflow软件对其屏障混炼单元中聚合物流体的流动状态进行了三维等温数值模拟,通过网格重叠技术对流体区域进行网格划分,用软件设定装置的运动边界条件,分析了能反映装置混合分散效果的参数,如速度矢量、剪切速率、混合指数等．结果显示：新型混合分散的出料槽中存在的涡流现象,有利于聚合物熔体的塑化混合,在邻近出料槽区域,熔体和出料槽挤压、拉伸作用最强,而在转子与料筒的中间部位则存在较强的拉伸流场．     

油水气三相流的流型及泡状流向弹状流的转变

油水气多相混输是海上油气田开发中赖以取得重大经济效益的技术,其流动特性的准确计算是管线设计及安全、经济运行的重要依据.首先,通过实验确定出了油水两相混合物由油包水(W/O)向水包油型(O/W)的转变发生在含水率约为0.45时.垂直下降管内油水气三相流的流型基本上可以划分为油包水和水包油型的泡状流、弹状流及环状流.通过对垂直下降管内气泡碰撞、合并机理的分析建立了油水气三相流动过程中泡状流与弹状流间的转变界限的计算式,该转变发生的临界截面含气率约为0.35,计算结果与实验值的平均误差为11%.泡状流向弹状流的转变主要取决于折算气速和折算液速的大小,含水率对转变界限的影响较弱.