深度平均的紊流全场水环境新模型及其在大水域冷却池中的应用

本文提出了深度平均的k-ε紊流全场新模型,用来模拟热水或污染物注入大水体中的掺混、扩散和输移的全场流动及其混合规律。对陡河电厂大水域冷却池的实例进行了模拟计算,并与原体、模型观测资料进行了对比,得到较为一致的结果。

应力代数模型在各向异性湍浮力回流中的应用

本文提出了模拟湍浮力回流的应力代数模型公式,对浅水渠道中有水平热水出流的各向异性湍浮力回流进行了数值计算,其结果给出了速度、温度、湍动能、湍动能耗散率,各应力分量及热流分布.所得速度及温度分布与修正的k-ε模型(包括对σ_r的经验修正模型)的计算结果,以及实验资料,进行了对比,本计算结果与实测值符合较好,并显示了浮力在铅直方向削弱湍流的作用,因而本模型是更合理的.

应力代数及低雷诺数的湍流数学模型在重叠式排取水口工程中的模拟计算

本文应用应力代数及两种低雷诺数的湍流数学模型对二维重叠式排取水口工程进行了数值计算。计算结果表明:应力代数高雷诺数及双方程低雷诺数的湍流数学模型的计算结果是合理的。流场、温度场及热水回归率与出口密度佛氏数的关系的计算结果均与实验结果一致。但应力代数低雷诺数的湍流数学模型的计算不太合理,流场、温度场的计算结果与实验结果仍有一些不可忽视的差距。因此,对该模型的模拟技术尚待今后进一步改进。

悬沙冲淤问题的湍流两相模型

在双流体模型框架内统一二阶矩两相湍流模型的基础上,建立了改进的悬沙冲淤问题的湍流两相模型-湍流代数应力模型,这一模型不仅能反映两相湍流的各向异性特征,并且更深刻揭示了悬沙颗粒与流体的湍流相互作用的机理,以及浮力、回流及旋流等的影响。适用于河口悬沙冲淤及水库泥沙异重流等工程问题的模拟计算。

悬沙淤积问题的湍流液固两相流动的数值模拟

本文从湍流两相流动基本理论出发，建立了挟沙水流的湍流液固两相流动的时均方程组和封闭模型．结合实际工程建立了定常悬沙淤积的二维水深平均的全场模型以及准三维模型．数值预报与潮汐水流物模试验比较表明：二维水深平均的全场模型模拟所得回流区内旋涡外缘的悬沙淤积量大于涡心处的悬沙淤积量，这一数值预报结果与物模试验结果不符，说明二维水深平均全场模型不适宜于预报悬沙淤积；准三维模型模拟所得回流区涡心处的悬沙淤积量大于旋涡外缘处悬沙淤积量而且回流区中的悬沙淤积厚度的数值预报结果与物模试验结果比较接近，这说明准三维模型用来预报回流区的悬沙淤积是可行的．

曲线坐标下三维水动力学生态综合模型的建立

为了获得高分辨率、高精度及快速的数值模拟计算成果,以便解决复杂边界的工程实际问题,本文研究了通用形式表示的湍流代数应力模型流动基本方程组在拟合坐标系中的转换。通过该模型方程组的转换,并结合具有生物化学作用过程的生态子模型,建立了曲线坐标下三维水动力学的生态综合模型,便于复杂边界工程问题的方程组求解及对未来情况的预测和评价。

水环境中生物化学时均反应率的研究

对水污染(富营养化)的生化时均反应率进行了研究。通过对湍流中瞬态的非线性反应率公式简化、Reynolds展开、时平均及组分浓度关联项模拟后,获得了时平均反应率公式。通过这些公式,可计算由于生物化学反应作用对污染物(生物或营养盐)物质的质量在单位时间单位体积中产生(或消耗)的变化,即污染物的降解作用,这对水域污染的环境影响评价、环境规划、环境管理、污染控制及综合防治等能提供科学依据。

工程湍流模式理论综述及展望

本文讨论了国内外湍流模拟的现状和发展趋势．指出湍流模式的建立除了应遵循理性力学原则外，还必须密切结合工程流体的复杂流动现象，如对具有浮力的回流、分离流及强旋流的模拟，对逆梯度的输运模拟，对单相流、多相流，单流体、多流体的湍流牛顿流体及湍流的非牛顿流体的模拟．应加深对湍流机理的认识，改进湍流模拟手段，结合工程实际，提出较为通用的工程湍流模式．

明渠弯道中三维浮力湍流流动的数值模拟

本文用部分地考虑对流项的改进的代数应力/热流的各向异性湍涌模型,对明渠弯道内三维浮力湍流流动进行了数值模拟.其结果表明,与等温弯道流动不同的是,有浮力的弯道温差异重流的横断面上出现两个大尺寸的二次环流及一个小尺寸的二次环流.这与实验观测的趋势一致.弯道内温跃层比直道内厚.以上是浮力、离心力与湍流相互作用的结果.弯道内湍流有明显的各向异性,即垂向及径向湍流脉动小于切向相应值,体现出浮力与离心力分别在垂向与径向削弱湍流的作用.

湍流模型在浮力回流中的应用与其发展

通过湍浮力回流的数值模拟计算,提出了扩展的k—ε湍流模型、双流体湍流模型及简化的湍流应力代数模型。这些模型的计算结果与实测值符合较好,其中双流体模型在模拟温跃层温度突变现象中与实际情况较为一致。

钱塘江水下防护工程的研究与实践

钱塘江河口潮汹流急,破坏力极大,主槽迁徙不定,滩涂冲淤频繁,水下施工十分困难,1968年开始,从涌潮原型观测入手,分析了水下防护建筑物不耐涌潮冲击的原因,提出治江与围涂相结合,变被动防守为主动进攻,抓住滩涂淤涨的有利时机,在滩地上修筑沉井,形成以沉井保护丁坝,丁坝保护盘头、围堤的整体配套水下防护体系,经20年临流考验,成效显著,大大提高了防潮防台风能力,促进治江围涂工程稳定发展,经济效益与社会效益十分巨大。

二维流冰消融数学模型

本文采用水深平均ｋε双方程紊流模型与流冰拟流体模型首次推出了适合于天然实际工程水域复杂条件的紊流流冰消融数学模型．模型还利用离散型动态边界拟合坐标变换系统以适应天然水域的不规则边界与复杂流态，对天然流场中常出现的露滩、断流、动态水边界及几何曲率影响等特殊数值计算问题的处理颇有实效，具有较大的实用价值．本文以丹东电厂温排水缓冰工程为例验证了数学模型．

工程湍流模式的研究开发及其应用

为了对自然界中普遍存在的湍流运动的机理和规律进行研究 ,使之在工程实践中得到应用 ,工程湍流模式是非常实用而且有效的方法 ,本文总结了倪浩清提出的几种工程湍流模式 ,以及这些模式在冷却水工程、环境工程和海洋工程研究领域的应用 .在此基础上 ,给出了一个全新的深度平均代数应力模型 ,经实际模拟计算 ,新模型所预报的污染物扩散、稀释和自净范围 ,比各向同性深度平均的k

油污染全场模拟的湍浮力流动k-ε模型

以通用的k-ε湍流模型为基础,针对油—水两相流动体系的特点,提出了油污染全场模拟的湍浮力流动k-ε模型.模型不仅在控制方程中计及了密度变化,而且在控制方程中加进了浮力项,并对湍流Schmidt数也作了浮力修正.从而计及了浮力对紊动的影响.结果表明,模型的模拟效果非常满意.

水面石油蒸发过程的数值模拟

海洋石油污染已成为当今严重的全球性环境问题之一,得到了愈来愈多的关注.石油进入水域后的蒸发过程,虽然是研究水体对石油物理自净能力的重要内容,但其精确的预报方法至今在国内外尚未解决.本文基于湍流模式理论及Stefan流的概念,提出了多组分有蒸发的湍流模型,用来模拟石油的蒸发规律.数值模拟的结果与物理模型试验资料进行了对比,得到了比较满意的结果.

紊浮力回流的双流体模型

本文将双流体紊流模型推广应用于紊浮力回流的温差异重流.在应用中对两相连续性方程的源项进行了完善;在求解方法上用总体连续性方程建立压力修正方程,并建立了由无滑移单流体模型过渡到双流体模型的数值解法.本文的计算结果与一组实测资料进行了对比,两者符合较好.

紊动浮力回流的流场及其紊流特征的研究

本文应用流场显示技术及激光测量手段,对浅水明渠水平温差出流的紊动浮力回流流场结构与紊流特性进行了研究。揭示了流场“近区”大尺度涡旋结构的性质及其产生、发展、变化的规律;搞清了流场紊流运动沿程发展、变化的规律;得到了与前人结果不同的有关掺混规律。

潮汐水域中污水侧向排放的数值模拟

基于Ｎ－Ｓ方程，采用深度平均的应力－通量代数全场模型，模拟流场及热水或污染物侧向排入大水体的各向异性的输移扩散规律．模型中采用深度平均的连续、动量、浓度方程进行潮汐流动的数值模拟计算，潮流采用非对称潮流，模拟结果给出了一个周期内流场、污染物浓度场随时间的变化特征．所得的数值结果与他人的模型实验结果非常一致，而较其他结果更合理，说明本模型的合理性和可靠性．

近海水域两相非恒定湍流全场数值模拟

本文提出了深度平均的两相非恒定湍流双流体全场模型,用来模拟热水或污染物注入近海感潮水域中的掺混、扩散和输移的全场规律。对营口火电厂近海水域的热污染进行了模拟计算,并与物理模型试验资料进行了对比,得到了较为满意的结果。

深度平均的k－ε紊流全场模型及其验证

用深度平均的ｋ－ε紊流全场模型对室内浅水水池中流动进行了模拟，所得流态、流速及温度分布与试验结果较为一致．验证表明，这种全场模型所预报的输移扩散规律，用于大水域的实际工程是可行的也是成功的．