应用动量方程推导了梯形断面波浪形底板消力池自由水跃的共轭水深计算公式,采用VOF(volume of fluid)方法追踪自由液面,模拟了三维梯形断面波浪形底板消力池自由水跃,辅以RNG(重整化群)湍流模型封闭时均流方程,选用有限体积法离散微分方程,使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法耦合求解速度与压力。模拟结果显示:梯形断面波浪形底板消力池中水跃的自由液面的形状、位置和水跃尺寸等模拟结果与实验值吻合较好;水跃区纵断面的流线、流速和紊动动能分布规律近似于矩形断面消力池,表明梯形断面波浪形底板消力池自由水跃的水力特性与矩形断面相似,并且矩形断面波浪形底板自由水跃的经验公式可以应用于梯形断面波浪形底板消力池的自由水跃。研究结果对消力池工程设计有一定的参考价值。
采用VOF(volume of fluid)方法追踪自由液面,辅以Realizable(可实现化)湍流模型封闭两相流时均方程,对浅尾水深水平底板上的表面射流水力特性进行了数值模拟。微分方程的离散采用有限体积法,速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法。研究并分析了入射速度、尾水深和进口宽度等对流场流线分布、速度场及横断面最大流速沿程衰减规律等水力特性的影响。研究发现:流场内存在一个大的漩涡,入射流速越大,漩涡长度越长;横断面上水平流速和纵向流速在漩涡区和明渠流区分布规律不同;横断面最大流速沿程衰减主要受进口流速大小的影响。
采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由液面,辅以Realizable(可实现化)κ-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对有限尾水深波浪底板壁面射流水力特性进行了数值模拟。微分方程的离散采用有限体积法,速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法。分析了入射速度和底板粗糙度对流场流线分布、横断面最大流速沿程衰减规律、底板压强分布规律等水力特性的影响。研究发现:流场内存在两个大的漩涡,而且波浪底板凹面附近存在有小的漩涡;入射流速越大,横断面最大流速沿程衰减梯度越大;波浪底板上的压强也呈波状分布,且压强大小主要受入射流速和底板粗糙度两个因素的影响。
采用两相流混合模型,并选取RNG k-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对梯型断面明渠非淹没式丁坝绕流水力特性进行了三维数值模拟。采用有限体积法离散计算区域,求解速度与压力耦合方程组时使用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,模拟自由水面时采用了VOF(Volume of Fluid)法。对丁坝后不同的回流长度进行了分析比较,并将模拟结果与实测资料进行了对比验证,结果表明两者吻合较好,相对误差小于8%,说明该模型能够很好地模拟明渠丁坝绕流的水力特性分布规律。
数值求解MIXTURE多相流模型,辅以Realizable K-ε湍流模型封闭时均流方程,研究了不同的出口位置对辐流式沉淀池水力特性的影响。自由水面的捕捉采用VOF(Volume of Fluid)方法,速度与压力耦合求解时使用压力隐式算子分裂(PISO)算法。模拟结果表明:改变出口位置对辐流式沉淀池内的流线分布和流速场影响很小,但对出口污泥SS值影响较大,随着出水口从外墙向进口方向移动,出口污泥SS值先减小,然后又逐渐增大,当出水口距离外墙长度为1.5m时,出口污泥SS值达到最小,有效地提高了沉淀池的运行效率。研究结果对辐流式沉淀池的工程设计具有一定的参考价值。
【目的】对两沟道氧化沟内水下推动器、曝气转盘同时运行时,增设弯道导流墙后沟内的流场及流速分布进行研究,以期提高沟内水流混合能力并降低能耗。【方法】在试验模型右侧增设弯道导流墙,并采用数值计算的方法求解气-液两相流时均方程,紊流模型采用RNG模型,自由水面捕捉采用VOF(Volume of fluid)法,速度与压力耦合方程组求解时使用SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,对氧化沟内的流场及流速分布进行模拟研究。【结果】数值模拟表明,在水下推动器、曝气转盘同时运行时增设弯道导流墙后,氧化沟内的流场及流速分布更加均匀,整个氧化沟内流速大于0.3m/s的流体体积百分比由不增设弯道导流墙时的40.8%提高至47.6%,显著提高了氧化沟内的流速。【结论】水下推动器、曝气转盘同时运行时,增设弯道导流墙能够明显改善氧化沟内流场及流速的分布,可以提高沟内整体流速,防止或减少沟内污泥沉积。
自由液面的捕捉应用VOF法,气液两相流时均方程采用RNG湍流模型封闭,采用数值模拟的方法计算了6种工况下,三角形波浪底板消力池自由水跃的流体力学特性.采用有限体积法离散微分方程,速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法.研究发现:波浪形底板表面附近有漩涡产生,漩涡沿顺时针方向旋转,漩涡的尺寸沿程逐渐减小;沿程横断面上的最大流速在不同工况下有相似的衰减规律;在闸门附近产生紊动耗散率和紊动动能最大值及最大变化梯度,随进口弗劳德数的增大紊动能和耗散率最大值也增大;理论消能率和实际消能率均随进口弗劳德数增大而增大.
【目的】研究进水口处垂直挡板长度对沉淀池内速度场和污泥质量浓度场分布的影响,为实际工程中沉淀池的优化设计提供参考。【方法】采用简化的多相流混合(Mixture)模型,对辐流式沉淀池内液固两相流水力特性进行二维数值模拟,选取RNGk-ε紊流模型封闭时均流方程,采用有限体积法对微分方程进行离散,使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法进行速度与压力耦合求解。然后设初始时刻沉淀池内为清水,进水为含一定质量浓度污泥的污水,在此条件下模拟并分析不同挡板长度时2个模型沉淀池内速度场和污泥质量浓度场的变化规律。【结果】沉淀池内有1个大回流区和2个小回流区,长挡板模型的回流区比短档板模型小;沉淀池内污泥分布呈现分层现象,且长挡板模型内污泥到达出口的时间比短档板模型长;长挡板模型的小流速区域比短档板模型大,更有利于污泥的沉降。【结论】辐流式沉淀池进口处设置长挡板有利于提高沉淀池的运行效率。
