弯道导流墙对氧化沟水力特性影响的数值模拟

【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。     

挡板长度对辐流式沉淀池流场与污泥浓度场影响的数值模拟

【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。     

气力式小粒径种子排种器推种轮的齿形分析

【目的】针对小粒径排种器在播种时,排种轮窝眼孔堵塞的问题,设计了一种内嵌式的推种装置,其推种轮能够平稳地与排种轮的窝眼孔进行啮合.【方法】通过"反转法"的原理,推导出通用推种轮齿形的曲线方程.【结果】确定了不同排种轮半径R、窝眼孔直径X和数量N所对应的推种轮的齿形曲线,以及基圆半径r、齿数n、最大齿厚角γ、最大推程Δymax和最小推程Δymin等轮齿参数.【结论】依据推导出的齿形公式成功设计出了适用于气力式小粒径排种器的推种装置.     

薄壁堰泄流能力的数值模型计算及模拟自由水面的评价

【目的】研究数值模拟技术对矩形薄壁量水堰自由水面和泄流量的模拟能力。【方法】应用基于CFD的流体分析软件FLUENT,采用带自由表面的k-ε气液两相紊流数学模型,并使用自定义UDF函数处理入口条件,对整个流场进行数值模拟计算,得到了整个流场的流态分布图、泄流量、自由水面和压力分布等水力参数。【结果】将模拟得到的自由水面和泄流量与实测值进行对比,二者吻合良好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁量水堰的流场特性。【结论】本研究采用的数值模拟技术,能成功模拟矩形薄壁量水堰的自由水面和泄流能力,可以为量水堰的水力设计提供参考依据。     

双曲线型薄壁堰泄流规律的数值模拟

【目的】推求双曲线型薄壁堰堰流的基本方程式,确定双曲线型薄壁堰的流量系数,为实际工程中流量的控制和测量提供参考。【方法】根据双曲线构建了双曲线型薄壁堰,通过能量方程式推导其流量的计算公式;数值模拟了4种不同堰顶水头的过流能力,根据模拟的流量数据利用最小二乘法拟合流量与堰顶水头的关系式,与理论推求的堰流基本公式相结合确定双曲线型薄壁堰的流量系数,辅以RNGk-ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程;使用半隐式SIMPLE(Semi-implicit method for pressure-linked equations)算法求解速度与压力耦合方程组,并用VOF(Volume of fluid)法模拟自由水面。【结果】理论公式计算的流量与数值模拟的流量相差甚微,相对误差在0.3%以内,证明本研究推求公式正确。【结论】双曲线型薄壁堰的流量与堰顶水头成正比关系,该关系为流量的控制和测量提供了便利。     

台阶式溢流坝水流跃离的水力特性分析

【目的】研究台阶式溢流坝泄水过程中产生水流跃离的水力特性。【方法】应用模型试验和量纲分析的方法,分析台阶式溢流坝产生水流跃离的水力特性。【结果】台阶式溢流坝泄水过程中,在跌落水流大部分范围内产生水流跃离现象,其垂直坝面方向的跃离高度为台阶高度的2.6倍,平行坝面方向的跃离长度与台阶高度的比值约为15.6,并在水流回落的水平台阶面上出现压力最大值,其压力水头与台阶高度的比值达到1.88。【结论】当坝坡≥40°,由跌落水流向过渡水流流态转变过程中,在第一级台阶上必然会产生水流跃离,并随坝坡增大水流直接冲击消力池底板。水流跃离的长度、高度随坡度、台阶高度及泄流量的增加而增大;台阶面上的压力大小随水流跃过或冲击而不同。     

丁坝长度对回流长度影响的数值模拟研究

为了改善丁坝后因回流导致的流态恶化、泥沙淤积等问题,进一步研究丁坝长度对回流区长度的影响。运用计算流体力学(CFD)方法,对宽浅河道中非淹没丁坝的流场进行二维数值模拟研究,并与试验值进行对比。结果表明:RNG k-ε模型能够较好地模拟丁坝下游的回流尺度,能够较好地描述丁坝下游实际回流的产生、扩散及消失过程。说明在宽浅河道中,丁坝长度对回流长度显著影响,丁坝越长,回流边线越长越宽;河宽束窄系数随丁坝相对长度增加而增大,两者呈线性关系。     

基于水量平衡的膜孔沟灌水流推进模型研究

【目的】研究建立膜孔沟灌水流推进模型,通过分析膜孔沟灌水流推进过程,准确、方便确定膜孔沟灌灌水技术要素、田间平均入渗率和糙率。【方法】通过引入地表储水形状系数、下渗水形状系数和膜孔沟灌入渗方程,建立基于水量平衡的膜孔沟灌水流推进模型,并通过田间试验对模型进行检验。【结果】模型检验表明,试验实测数据与模型计算值吻合较好;对田间膜孔沟灌试验验证模型计算误差绝对值均值的分析可知,试验中各灌水沟除个别组误差绝对值均值大于5%外,其余均在5%以下;多组灌水沟的误差绝对值均值小于4%,可以满足膜孔沟灌灌水技术指标确定的需要。【结论】所建模型具有较为严谨的物理基础,计算求解方便、精度较高,具有较强实用性。     

基于非结构网格的三维水流数值模拟研究

【目的】以黄河沙坡头连续弯道段的水流运动为研究对象,研究非结构网格在天然河道数值模拟中的应用。【方法】建立三维紊流数学模型,采用有限体积法离散模型方程,利用SIMPLEC算法求解离散后的方程组。用非结构网格剖分研究区域,用等距分层法进行垂向分层,研究弯道水流表层、中层及底层平面流场和连续弯道典型断面处的纵向流速及环流分布,并对比分析横断面纵向流速的计算值与实测值。【结果】横断面纵向流速的计算值与实测值吻合较好。弯道水流底层到表层流速逐渐增大,在流速变化较大的地方出现了主流与深泓线分离的现象。弯道横向环流明显,表层流速指向凹岸,底层流速指向凸岸。【结论】非结构网格能较好地模拟天然河道中复杂的水流结构。     

气泡浮力羽流动力特性三维数值模拟研究

【目的】研究曝气池中气泡浮力羽流的动力特性,为提高深层曝气方式的污水处理效率提供依据。【方法】分别采用欧拉双流体模型和混合模型结合标准κ-ε紊流模型,对气泡浮力羽流进行数值模拟,讨论了这2种模型计算流场的精确性和边界条件的适应性,并使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with splitting of operators)算法进行了速度与压力耦合求解。【结果】通过模拟得到了气泡羽流的瞬时性及其尾部的摆动规律等流动特性,模拟的速度矢量沿水深方向呈增加趋势,但表现并不稳定,在上部区域气泡羽流出现了摆动,而在下部区域气泡羽流的摆动不明显,但这一部分的速度相对较大。【结论】欧拉双流体模型结合标准κ-ε紊流模型模拟气泡浮力羽流动力特性优于混合模型。     

Tracking the flow of information

By using words transmitted and words attended to as common denominators, novel indexes were constructed of growth trends in 17 major communications media from 1960 to 1977. There have been extraordinary rates of growth in the transmission of electronic communications, but much lower rates of growth in the material that people actually consume, representing the phenomenon often labeled information overload. Growth in print media has sharply decelerated, and a close relationship is found between the cheapness of a medium and its rate of growth.     

Ice flow of the Antarctic ice sheet

We present a reference, comprehensive, high-resolution, digital mosaic of ice motion in Antarctica assembled from multiple satellite interferometric synthetic-aperture radar data acquired during the International Polar Year 2007 to 2009. The data reveal widespread, patterned, enhanced flow with tributary glaciers reaching hundreds to thousands of kilometers inland over the entire continent. This view of ice sheet motion emphasizes the importance of basal-slip-dominated tributary flow over deformation-dominated ice sheet flow, redefines our understanding of ice sheet dynamics, and has far-reaching implications for the reconstruction and prediction of ice sheet evolution.     

利用热扩散式边材液流探针(TDP)对山杨树干液流的研究

利用热扩散式边材液流探针和Watch dog 小气候观测仪对延庆县上辛庄水土保持站山杨(Populusdavidiana)边材液流速率及其与环境因子的关系进行了观测研究。结果表明,山杨树干边材液流曲线呈宽峰状,表现出明显的昼夜变化和季节变化规律,日出后7:00-8:00时液流开始上升,并于13:00-16:00 时达到峰值,然后迅速下降,19:00时速度变慢,至次日日出之前液流微弱,时断时续;7 月份进入雨季,液流速率提高,8 月份由于持续干旱,有所下降,进入9月份,地形雨增加,含水量湿度提高,液流速率又重新上升,10 月份山杨生长变慢,液流速率明显下降。同时,分析了液流速率的波动规律与主要气象因素波动的相关性。     

Three-dimensional flow in the upper ocean

Measurements made from the Research Platform FLIP provide some of the first direct observations of three-dimensional flow within the surface mixed layer of the ocean. Relatively narrow regions of downwelling flow were found within the mixed layer, in coincidence with bands of convergent surface flow. At mid-depth in the mixed layer, the downwelling flow had magnitudes of up to 0.2 meter per second and was accompanied by a downwind, horizontal jet of comparable magnitude. There is some evidence that these motions transport heat and phytoplankton within the mixed layer.     

Blood flow in the microvasculature of the conjunctiva of man

Cinephotomicrography of capillary blood flow in conjunctival vessels of man were carried out at 116 pictures per second. Red cells did not move in streamlines but rather in a heterogenous mixing type of flow. Flow in vessels of patients whose red cells were grossly aggregated was very slow and often stagnant.