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《西安建筑科技大学》 2018年
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分层水库异重流数值模拟及水质响应预测

余伟宾  
【摘要】:暴雨径流携带大量泥沙和污染物,进入分层水库后会形成异重流。本文基于自行设计的小尺寸模型水库,运用商业仿真模拟软件Fluent,对分层水库异重流的运动和泥沙浓度分布进行数值模拟。主要结论如下:(1)固定上层出口位置、入流速度0.005m/s、进口泥沙浓度1.25g/L和3.75g/L条件下,分别采用二维和三维欧拉模型与混合模型对异重流进行数值模拟,对比各个时刻、各个断面的泥沙浓度及温度的模拟值与实测值;在此工况条件下,欧拉模型和混合模型都能较好地模拟分层水库异重流;在一定范围内,网格数量的增加能够明显提高计算精度,而网格数量过大会增加计算耗时;三维模拟结果明显优于二维模拟结果,可以多角度观测异重流的运动形态,更接近实际情况;结合计算精度和运算经济性,混合模型更适合本文的分层水库异重流的数值模拟;(2)数值模拟结果表明,保持入流速度和出口位置不变情况下,当异重流以间层流的形式运动时,行进过程中水体依旧维持着温度分层状态;当异重流以潜流的形式运动时,水体的分层结构会被部分破坏;异重流前行过程中,其头部速度越来越小;进口浓度越大,间层流在垂向上的扩散越严重,异重流分离点、间层流厚度越大;(3)保持进口泥沙浓度不变,间层流的位置随着出口位置的下降出现下移;出口在上层时,温跃层的位置基本没变化,出口在中层、下层时,温跃层出现下潜,且位置越往下,下潜越严重;随着异重流的运动前行,不断与背景水体进行热交换,水库上部的水温不断下降,下部水温不断上升;出口位置的改变对异重流分离点、间层流厚度影响不大;上层出口时异重流头部速度最大,下层出口位置异重流头部速度最小。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TV145.2;X524

【参考文献】
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