动水及植被环境中射流与浮力射流特性研究

• 花匠小妙招
• 2025-01-05 03:06

由于人们对生态环境的关注度和保护意识逐年上升,近些年关于射流或植被水流的研究有很多,但同时考虑射流和植被两者因素之间相互作用的研究较为缺乏。本文在动水环境中逆向浮力射流和横向浮力射流研究基础上,考虑植被和渠道类型等因素的影响,采用试验和大涡模拟方法研究射流与接收环境之间的相互作用关系,揭示射流近区流场特性,为人类生产生活污水、废水排放提供合理指导,为相关工程建设的规划设计提供参考依据。对于逆向浮力射流,定量研究了各种不确定度估计方法在逆向浮力射流模拟中的可靠性和适用性。对四套不同精度网格下逆向浮力射流数值模拟结果进行一系列验证与确认研究,结果表明在七种不确定度估计方法中,FS(Factor of safety method)和FS1(Factor of safety method modified version)方法对于逆向浮力射流具有较好的可靠性和适用性。未达到确认水平的区域与射流和环境流体之间形成的剪切层有关。网格精度的提高有助于逆向浮力射流浓度等值线、相干结构和中心线浓度等模拟结果与试验数据吻合度的提升。尤其是模拟所得的相干结构仅在网格精度足够高的情况下才较为真实地反映射流与环境流体之间强烈的剪切作用。对于横向浮力射流,采用不确定度估计方法FS和FS1对数值模拟结果进行网格收敛性分析。模拟预测的水槽对称面温度分布和速度轨迹线与试验数据吻合较好。随着速度比增大,射流轨迹线明显抬升。对比温度轨迹线和速度轨迹线,发现速度轨迹线略高于温度轨迹线。在射流发展过程中,温度场出现了两个高温区域,即射流分叉现象,高温区域的分叉角大致在8°-10°范围。对明渠水面速度分布、发展及演变进行了时空记录。对射流沿程典型断面的涡量分布情况进行了研究,发现在选取的断面均存在正涡量和负涡量,正负涡量的形状类似于肾形,此涡对称作反向旋转涡对。对于植被化明渠横向射流,通过网格收敛性分析为数值计... （共120页)

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