THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL SIMULATION OF BOD-DO FOR LARGE RESERVOIR

With a large reservoir as an example, a 3-D Biological Oxygen Demand (BOD) and Dissolved Oxygen (DO) model for large deep reservoirs was investigated by considering the effects of low concentration of dissolved oxygen and stratified temperature structure. A dissolved oxygen saturability equation was initially developed in the model. The influences of temperature on interfacial mass transfer coefficient and degradation rate coefficient and the restrained effects of low DO concentration on the degrading process were included in the model. The model is of great importance to accurate simulation of the temperature influential characteristics of water quality and the degrading law of organic pollutants in a large and deep reservoir.

基于Fluent模拟区域水体热污染预测研究

本文建立了一个用于预测评估电厂温排水对受纳水体水温分布影响情况的数学模型,通过对国内某电厂在河流夏季和冬季两种不利的水文条件下,就电厂运行正常工况和非正常工况两种情况下,对温排水进入水体后的水流运动及温度扩散规律进行了研究。研究发现：总体上,温排水的温升影响区域主要体现在排水口下游250 m以内,在河道中主要沿河道纵向扩散,在250 m后温升效应显著下降,温升影响范围明显变小,温度几乎与河流环境一致;而对不同季节的水文条件下,在温升明显区域影响范围内,夏季的温升影响比冬季温升影响要强,且其横向分布范围变大;就不同工况而言,温升范围影响变化不明显,但对温升范围影响变化而言,非正常工况下的温升影响效果相对较大。最后,通过模拟预测的结果与实测的实际结果对比,验证结果比较理想,说明本模型可以应用于相似的工程和研究,预测结果可以为电厂设计和环境评价提供科学依据。

供暖模式下寒冷地区住宅建筑冬季室内热舒适性分析

以西南寒冷地区某住宅建筑为研究对象,分析冬季室内热舒适性,现场实测房间内温湿度、空气流速和平均辐射温度等数据,运用FLUENT软件模拟室内的温度场与速度场,通过PMV-PPD模型分析其舒适性,为五恒系统在西南寒冷地区的适用性提供依据。

滨海火、核电厂温排放数值模拟研究进展

回顾近年来国内外滨海火、核电厂温排放数值模拟研究的进展,着重讨论现有温排放数值计算模型的发展以及存在的问题,主要包括温排放系统模式的选取和模型边界控制等。认为三维数值模型在一定程度上代表温排放数值模拟的发展方向,并应考虑斜压效应,且将水动力场与物质扩散场耦合求解。

寒区公路隧道消防管道放水保温模式优化研究

寒区公路隧道消防系统保温关系着隧道运营消防安全。为了优化寒区隧道消防管道放水保温方案,建立了管道保温计算模型,根据传热学原理,采用多工况对比优化分析的方法,分别计算了消防主管和消防支管的放水时间和放水量,并确定了合适的保温层厚度;运用ANSYS软件对消防支管在无保温层和确定保温层厚度下进行了管道温度模拟分析。结果表明：保温层越厚保温效果越好,但厚度达到一定值时,保温效果增长不明显,其厚度合适取值为0.06~0.08 m;环境温度和保温层厚度相同时,消防系统不冻,消防主管控制着放水量,消防支管控制着放水时间,应遵循＂消防支管勤放水,消防主管控制放水量＂的原则;数值模拟结果验证了消防支管在0.08 m保温层时,间隔8 h放水能够满足管道不冻的要求。结果可为寒区隧道消防管道保温设计提供依据。

基于SD的水质型缺水区水系统的模拟分析——以上海杨浦区为例

针对雨量丰富的南方地区出现水质型缺水问题,采用系统动力学方法,对其水系统做模拟分析。以上海杨浦区为分析实例,根据其特征设立模型,包括5个子系统、6个调控参数。通过调整调控参数,运行模型得到所需的3种不同方案。在此基础上,找出影响需水系统的主要因素为:水价、污水治理系数、节水意识、工艺改革。基于三种方案的作用参数和模拟结果,为解决水资源这一"瓶颈"问题,实现杨浦区水系统的供需平衡和区域的协调发展,提出具体的调整政策。其中,该政策的调控参考值(对应年:1990/1995/2000/2005/2010/2015/2020)为:水价TPW=1.3/2.7/2.9/3.5/4.7/5.2/6.8;污水治理率TRWW=0.73/0.79/0.84/0.85/0.93/0.96/0.97;节水意识为INDEX1=2.5(2005年后),INDEX2=1.021(2005年前);工艺改革系数为TRT=1/1.1/1.28/1.35/1.5/1.65/1.66。在实施相应措施的基础上,采用协调发展方案,预测到2020年上海杨浦区总需水量约14.0×109t,而预计工程供水能力可达到约13.9×109t,基本达到水系统的供需平衡,实现区域水资源的协调发展。

井巷除湿降温风流温度分布模型计算研究

为有效控制井下热害问题,考虑井巷中水分蒸发吸热对风流温度分布的影响,研究风流除湿降温效果。采用最小二乘法拟合水分蒸发量随岩壁温度变化的函数,作为求解风流含湿量的基础方程,建立井巷除湿降温的有限差分法数值模拟模型,应用Matlab软件编写了仿真程序进行计算,给出计算的稳定性和收敛性条件。计算结果表明,水分蒸发量是影响风流温度分布的重要因素,受水分蒸发的影响,围岩传递给空气的热量并不一定会使风流温度上升;当采取除湿降温的复合制冷方法后,风流降温迅速,且在相当长的一段巷道中保持持续降温的效果。

基于水汽输送与IDW法耦合的降雨插值方法研究

在普通反距离权重法(IDW)的基础上,构建基于水汽输送与反距离权重法耦合的降雨插值方法(IDWWVT)。以三峡库区为例,利用库区及周边22个气象站点资料,分别采用IDW-WVT方法和IDW方法对22个站点2009~2013年的日降雨量进行空间插值模拟,以典型流域澎溪河的14个雨量站观测降雨资料对插值效果进行评价。结合SWAT模型,进一步分析插值降雨对澎溪河径流过程以及面源负荷过程的影响。结果表明:IDW-WVT方法对降雨量空间插值的精度明显优于IDW方法,在日尺度和月尺度中插值精度分别提高了23.1%,16.9%;同时使用IDW-WVT对径流过程和面源负荷过程的模拟效果也提升显著。

Q345钢在铅污染土壤中的腐蚀行为研究

采用室内模拟实验的方法,研究了Q345钢在铅污染土壤中不同时间的腐蚀行为。利用SEM、XRD和电化学测试技术分别研究了Q345钢腐蚀后的形貌、腐蚀产物组成、电荷转移电阻和腐蚀电流密度变化规律。实验结果表明:在腐蚀初期发生局部腐蚀出现腐蚀坑,随时间的延长,其腐蚀形式转变为全面腐蚀加点蚀,腐蚀初期在金属表面形成一层均匀的腐蚀产物膜,对基体起到保护的作用,但随着浸泡时间延长,腐蚀产物膜增厚且有脱落的趋势。电化学测试结果表明:随着时间的延长电荷转移电阻增大,但第3周时突然降低使其保护性降低。

Fluent软件在地表水源热泵系统温排水数值模拟中的运用

运用Fluent软件对重庆市嘉陵江化龙桥段瑞安新天地江水水源热泵系统尾水排入受纳水域的过程进行二维数值模拟,选取Fluent中非耦合、隐式求解器对模型内的定常流动进行求解,得出受纳水域受水源热泵系统温排水影响后的温升面积和温度梯度。结果表明:在温排水流量为2.0×103 m3/h、温差为4℃的条件下,计算该水域沿水流方向温升超过1℃的最大影响距离为150.4 m,温升超过1℃的水域面积约为1 525 m2,为模拟江水面积的8.59%。选取1℃温升值作为温升带的边界控制值,并在热泵系统最大负荷工况下,根据W=Q×ΔT计算研究水域热环境容量为19.402 m3.℃/s,剩余热环境容量为17.736 m3.℃/s。根据地表水环境质量标准,该工程温排水量小于受纳水域的热承载力,不会对受纳水域生态环境造成热污染。

基于有限元分析的生态清淤对水库水质影响数值模拟

为改善水库水体质量,研究基于有限元分析的生态清淤对水库水质影响数值模拟方法。在有限元软件内离散化水库概念模型,将其分割成多个非常小的单元格,并记录各单元格的信息;依据记录的单元格信息,建立二维水动力和污染物转移模型;通过区域分解法,求解二维水动力和污染物转移模型,得到水库水体内氮、磷与化学需氧量的浓度;根据氮、磷与化学需氧量的浓度完成生态清淤对水库水质影响的数值模拟分析。试验结果表明:对于未来来说,以全库清淤方式对水库进行生态清淤,可显著降低水库水体内氮、磷与化学需氧量的浓度,分别下降至0.886(±0.375)、0.027(±0.013)、1.846(±0.417)mg·L^(-1)。

2015年1月下旬北京市大气污染过程成因分析

采用地面观测和数值模拟相结合的方式,对2015年1月下旬北京市两次PM_（2.5）污染过程进行分析.研究表明,在第1次过程中PM_（2.5）浓度经过3个抬升阶段达到峰值,过程前期区域传输的作用明显,随后区域传输和本地污染积累、化学反应共同加重了污染的程度;3个浓度抬升阶段中均出现过PM_（2.5）浓度＂跃升式＂增长,且污染水平越重,浓度跃升的幅度越大.第2次过程是一次典型的静风、高湿度下的PM_（2.5）持续性增长过程,主要是本地污染物积累和发生化学反应二次生成导致的.大气氧化性分析和SOR、NOR分析均验证了对两次污染过程特征和成因的推断.数值模拟结果表明,第1次污染过程中区域传输对不同站点PM_（2.5）的贡献率在15.2%～68.7%之间;第2次过程区域传输的贡献率在12.8%～46.3%之间.

水体对城市区域热湿气候影响的建模及动态模拟研究

为了定量评估水体对城市区域热湿气候的影响,本文建立了水体一维热传输模型及水体与大气热湿交换简易动态模型,并通过现场实测验证了模型的合理性。将该计算模型与已有的城市区域热气候评价模型耦合,研究了以河流为代表的不同水体覆盖率条件下城市区域热湿气候的动态变化。研究表明随着水体覆盖率的增加,整个计算期间内白天大气温度平均下降了0.25℃,且白天气温降低的幅度要远大于夜间;选择合适的下垫面形式并合理增加城市水体覆盖率能有效改善城市热湿气候。