气泡尺寸对曝气池内气液两相流数值模拟的影响

为探索在曝气池气液两相流数值模拟中气泡尺寸对两相流流动特性的影响,采用大涡模拟和欧拉－拉格朗日方法建立了曝气池两相流数学模型.基于模型实验得到的工程上常用的微孔曝气盘的气泡尺寸分布,在数值模拟中设定了3种气泡尺寸分布方案,比较了不同的气泡尺寸设定方案对计算曝气池内水流流速和气含率等参数的影响.结果表明,气泡尺寸对水流流场具有较大的影响,而对气含率分布的影响在大部分区域不明显,只在气含率峰值附近影响较显著;使用多组气泡尺寸的设定方案可以提高计算结果的准确性,采用单组气泡尺寸时应尽量使其接近平均气泡直径.     

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。     

T型微通道反应器内气液两相流及气液固多相流模拟研究

微通道内流体流动及标量传递信息的获取一直是研究热点之一。基于CFD模拟技术,研究了微通道中气液两相及气液固三相的流动过程。开发了颗粒孔隙尺度网格处理方法,获得了微通道内气液两相流型随气液流速及气相入口尺寸的变化规律,初步分析了催化剂颗粒缝隙气泡的变形、破碎等情况,为微反应器的合理设计提供了指导。     

基于气体-颗粒两相流模型的燃煤电厂粉尘运动规律预测

为了降低电厂粉尘污染,保护室内操作人员的身体健康,从产生粉尘漂浮运动的机理出发,采用数值模拟方法,通过建立煤粉颗粒的释放模型、沉降模型以及气体-颗粒两相流物理模型,对厂房内治理前、后的粉尘流动和分布情况进行了模拟分析。结果表明:通过合理调整厂房通风位置,可以有效降低现场粉尘浓度;工作人员采用合适的操作方式和选择合适的位置,可有效降低受污染影响的程度。此外,粉尘的运动规律预测可以为粉尘治理提供参考。     

太湖风生流水动力时空差异特征研究

为研究太湖的流场结构,更好实施引清调水方案改善太湖水质。在确定太湖四季主导风向及其平均风速的基础上,采用有限体积Godunov型通量差分裂(FDS)格式构建太湖水动力模型,并得到了实测流场的良好验证。并进一步研究各季节各湖区的流动规律,确定太湖风生流水动力时空差异特征。结果表明:太湖风生流流态特征主要与风向、风速有关;不同季节平均流速由大到小分别为:冬季、春季、秋季、夏季;从不同的湖区看,湖岸区最大、湖湾区次之、湖心区最小。由此可选择冬季、湖岸区实施调水方案改善太湖水质。     

磁流体(MHD)浮油回收装置中通道内部流动特性的仿真分析

通过构建二维的水气两相流模型,采用VOF方法,针对磁流体(MHD)海面浮油分离回收装置中磁流体通道内部流动界面在电磁力作用下的变化过程,进行了数值分析,其计算结果与实验测量值基本吻合.     

气、液两相流水平管道中溶解氧变化规律的实验研究

水泵在常规输送水时,进水口处产生负压,进行自动抽吸空气,气、水通过水泵叶轮混合后,在水平管道中流动.气、液两相流在不同气水比时,水平管道中沿程压力损失也有变化.文中应用试验研究的方法,测得水平管道中的水头损失与溶解氧量的变化;由关系图可知其相关规律性;并应用数学分析软件Origin6.1对实验数据进行了拟和,得出了两者之间关系的曲线方程公式.研究工作和所得数据,对于研究低压水平管道输送气、液两相流时,氧气溶解的变化规律有一定的借鉴作用.由于气、液两相流时对水泵的动力需求比纯液体流小,可改变水泵驱动电机的供电参数,达到了节能曝气的目的;进而可减少污水处理曝气池中的曝气量.     

介质阻挡气液两相放电灭活大肠杆菌

采用双向窄脉冲介质阻挡气液两相放电技术,对大肠杆菌灭活效果进行了试验.研究了曝气量、初始含菌量、处理时间、电场强度及电导率与大肠杆菌灭活率的关系.结果表明,菌体灭活率随初始含菌量、电场强度、处理时间的增加而增大,但随电导率的增加而减小.较佳的曝气量为0.75m³/h.     

机动车加油过程中气液两相流动特性的CFD数值模拟

随着环保法规的不断完善,机动车加油过程中所产生的油气排放污染问题越来越受到重视.国外自20世纪90年代中后期开始采用数值模拟手段对机动车的加油过程进行研究,而国内迄今尚处于空白阶段.对机动车加油过程所涉及的＂加油枪喷嘴＋加油管＋油箱＋回气管＂物理体系进行适当简化,采用商业计算流体动力学（CFD）软件Fluent中提供的VOF气液两相流模型和RNG k-ε湍流模型,在基于Gambit软件确定网格划分方案和进行适当的边界条件设置后,建立了合理可行的加油过程气液两相流动CFD数值模拟模型,讨论了加油速度对油箱内气相空间静压力的影响,揭示了汽油在加油管内的回流现象.结果表明,加油枪的流量越大,油箱内气相空间的静压总体上也逐渐增大;同时油箱内气相空间的静压总体上可以划分为3个较为明显的阶段.而当加油流量较大时,往往会引起汽油在加油管油帽段内回流,从而使得加油枪过早跳枪.本研究为国内自主开展机动车加油以及油气排放污染控制技术和设备方面的研究开发奠定了一定基础.     

气液两相滑动弧等离子体处理甲基紫

采用气液两相滑动弧等离子体降解甲基紫溶液,研究了溶液初始pH值、载气类型、溶液初始浓度对甲基紫降解的影响,并探讨了甲基紫的降解机理.结果表明,300mg/L的甲基紫溶液,经4次循环降解后(20min),降解率达99%,COD的去除率达83%.初始溶液的pH值对甲基紫的降解几乎没有影响.分别以空气、氧气为载气,其降解率差别不大.甲基紫降解率随溶液初始浓度增大而降低,但绝对降解量随溶液初始浓度增大而增大.从能效比考虑,滑动弧等离子体适合降解高浓度的有机废水.对降解前后的紫外-可见光谱、红外光谱及GC-MS结果分析表明,甲基紫的共轭结构被破坏,但溶液中仍有少量含苯环的化合物以及酸等小分子化合物存在.      

ACP1000冷却水管道采用超疏水表面湍流流动数值模拟

目的 探索超疏水表面对ACP1000冷却水管道内流体流动的减阻性能和潜在工程应用,对冷却水管道内的湍流流动进行数值模拟计算,研究具有超疏水表面内壁的冷却水圆管管道内湍流的流动特性。方法 对超疏水表面采用交替的气–液、液–固表面进行模拟,湍流流动采用二维轴对称方法进行数值模拟计算。结果 随着超疏水表面气液比的增大,冷却水圆管内湍流流动的摩擦阻力系数随之减小;随着超疏水表面气液比的增大,冷却水圆管内湍流流动的能量损失随之降低。结论 超疏水表面的应用能够优化ACP1000冷却系统冷却水管道的流动性能。此结果对于未来进一步优化核电站冷却水系统设计提供了理论基础。     

3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究

针对五里湖富营养化水体,在同等条件下开展了3种类型人工湿地处理效果的比较研究,试验采用现场中试规模,水力负荷为0.8 m³/(m²·d).结果表明,垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27.4%和14.1%;对总氮的平均去除率分别为52.3%、50.1%和19.2%;对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%;对锰酸盐指数的平均去除率分别为37.2%、38.3%和14.8%;对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%、96.1%和55.3%.可见,垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好,潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好,但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小,表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者.从出水水质稳定性来看,垂直流人工湿地出水水质最稳定,潜流次之,表面流最差.     

基于EFDC模型的滇池水质模拟

从应用层面介绍EFDC模型的主要编程原理和数据结构,以及主控文件、初始化数据、气象和负荷数据以及模型输出的内容和结构。利用1988、1989年的负荷数据和观测资料,对滇池水质进行了模拟。结果表明,模型的水动力模块模拟结果与实际情况较接近,水质模块的模拟结果尚可接受,模型实用程度的提高有赖于基础数据的积累。     

添加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响

采用向ANOXIC-OXIC（A/O）工艺出水中添加城市污水的方法,在中试规模上研究了外加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响.结果表明,直接处理A/O工艺出水时（工况Ⅰ）,湿地进水COD/TN仅为1.00,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.48,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为1.82、1.59、0.14 g·(m²·d)^-1.A/O工艺出水中添加少量城市污水后（工况Ⅱ）,湿地进水COD/TN为3.55,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.44,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为19.03、5.42、0.29 g·(m²·d)^-1.工况Ⅱ的TN和TP面积负荷去除率分别比工况Ⅰ提高了3.4倍和2.1倍.HRT、水温、(NO^-₂+NO^-₃)/TN和COD/TN对湿地脱氮除磷效能有显著影响,在HRT为0.5～1.0d, COD、TN和TP的面积负荷率分别为3.8～38.7、5.07～13.08、0.57～1.92 g·(m²·d)^-1时, TN面积负荷去除率随HRT增加而指数下降,随水温和(NO^-₂+NO^-₃)/TN的升高而线性增加,随COD/TN的增加呈幂函数增加.TP面积负荷去除率随COD/TN的增加呈幂函数增加.     

洱海水环境现状与治理对策

介绍了洱海水环境现状及其特征,分析了洱海水环境恶化的主要原因,提出了治理对策和措施.     

净化湖水的垂直流人工湿地的脱氮研究

将欧盟资助项目研究成果应用于实际工程中,以垂直流人工湿地净化湖水的应用工程作为研究对象,通过实例总结系统的脱氮效能,考察垂直流人工湿地(包括循环净化系统和补水净化系统)对湖水净化后水质的维护效果与应用前景,检验参数的合理性,并分析相关原因. 结果表明,2种功能的垂直流人工湿地均达到了设计的脱氮效果,在水力负荷为1 000～2 000　mm/d时,循环净化系统和补水净化系统总氮的平均去除率分别为37.8%和37.5%,氨氮的平均去除率分别为44.8%和43.6%. 湖水经湿地净化后能维持较好的水质,能达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准.      

紫外消解流动注射分光光度法测定地表水中总氮的实验研究

应用荷兰Skalar公司的SAN”连续流动注射分析仪测定地表水中的总氮,建立测定地表水中总氮的流动注射分析法.结果显示该方法分析速度快,分析速率可达32个/小时,仪器测定浓度与峰高响应值相关性很高,相关系数为0.9996,线性范围0.0 mg/L ～5.00 mg/L,方法检出限为0.03 mg/L,精密度RSD小于4％,均满足国家实验质量标准要求.紫外消解流动注射分光光度法测定地表水总氮具有分析速度快、准确度高、干扰少,适合大批量的地表水分析.     

沉水植被降低水体浊度的机理研究

水体浊度的变化影响着水生态系统的健康,而沉水植被对降低水体浊度具有显著效果. 为明确沉水植物对泥沙的作用机理,以苦草为试验用草,开展室内水槽试验. 结果表明,苦草斑块降低了水流的输沙能力,根据试验资料估算,斑块区水流的输沙能力仅约为无草时的10%. 利用象限分析法分析了实测的紊动流场,解释了植物对泥沙作用的物理过程. 在苦草斑块区,植物冠顶以下区域(相对高度小于1.00)为下扫流态,紊动漩涡形成的下扫流将泥沙带入水底,而近底层的喷射流抵消了下扫流的能量,抑制下扫流对泥沙的冲击起动,并使下扫流挟带的泥沙顺利淤积;在植物冠顶以上区域除高密度(172株/m2)工况为下扫流态外,中、低密度(86、43株/m2)工况均为喷射流态,不利于泥沙沉降. 由于泥沙主要存在于下层水体,因此沉水植被有利于减小水体浊度.      

基于VOF方法的汽车油箱燃油晃动数值模拟分析

目的研究燃油在汽车油箱中的晃动规律,为汽车油箱的结构可靠性设计和汽车燃油的稳定供给提供参考和依据。方法建立某款汽车油箱的几何模型,利用VOF(volume of fluid)方法进行数值模拟。采用控制变量法,对比分析有无隔板、不同冲击加速度、不同充液比对燃油晃动及油箱壁面所受压力的影响。结果无隔板、较大冲击加速度的情况下,燃油晃动更为剧烈,吸油管出现瞬间吸空现象,导致燃油供给不稳定,油箱受到的压力更大,影响油箱的结构可靠性。较小充液比的情况下,由于燃油晃动,吸油管容易出现瞬间吸空现象,导致燃油供给困难。结论汽车油箱采用隔板、保持较小的冲击加速度和较大充液比有利于防止吸油管瞬间吸空,从而保证燃油的稳定供给。充液比太大会造成油箱壁面所受压力增大,因此,应该保持合理的充液比。