環(huán)境流體力學(xué)課件

150469石坤ImportanceofDispersioninNetworkWaterQualityModeling出版物名稱：ImpactsofGlobalClimateChange頁(yè)碼：1~12作者：

Tzatchkov,Velitchko;

Buchberger,StevenG;

Li,Zhiwei語(yǔ)言：English時(shí)間：2005一、研究背景水傳輸過(guò)程中由于物理、化學(xué)、生物過(guò)程水質(zhì)會(huì)惡化。常常用一位平流反應(yīng)模型來(lái)模擬水質(zhì)惡化，這種模型首飾盒易湍流流動(dòng)為主的管道。然而，在低流量區(qū)域，由于較長(zhǎng)流動(dòng)時(shí)間、間歇流動(dòng)條件以及較低的消毒劑殘留，純粹平流和反應(yīng)模型不適用。關(guān)于在單一管道穩(wěn)定流動(dòng)條件下水體運(yùn)輸?shù)姆治鲅芯勘砻鳎瑪U(kuò)散作用在層流區(qū)域是一個(gè)重要的因素。Lee通過(guò)解析方法發(fā)現(xiàn)，當(dāng)無(wú)因次群

時(shí)，在穩(wěn)定和不穩(wěn)定層流流動(dòng)中擴(kuò)散作用都重要。（K是一階衰減系數(shù)，E是縱向彌散系數(shù)，U是平均流速）三、案例研究的建立配水系統(tǒng)中的水質(zhì)受到物理化學(xué)過(guò)程影響。物理過(guò)程可能受到像溶質(zhì)源剖面、管徑和管流類型等因素的影響?；瘜W(xué)過(guò)程可能由像溶質(zhì)濃度和反應(yīng)速率系數(shù)這些因素所決定。設(shè)計(jì)案例研究來(lái)驗(yàn)證在管道溶質(zhì)團(tuán)擴(kuò)散過(guò)程中這些因素的影響。研究因素：溶質(zhì)源剖面、溶質(zhì)衰減系數(shù)、管道尺寸、管流類型四種類型的溶質(zhì)源剖面類型1、溶質(zhì)源剖面類型輸入類型方程條件I—分步式C(0,t)=10mg/LII—線性式C(0,t)=c1+c2*tc1=1mg/L,c2=3.356×10-4mg/L?sIII—瞬時(shí)式C(0,0)=10mg/L輸入時(shí)間t0=10sIV-正弦式C(0,t)=c3+c4sin(2πt/Tp)c3=10mg/L,c4=5mg/L,Tp=21600s結(jié)果分步式注入線性增長(zhǎng)注入瞬時(shí)注入正弦注入2、管道尺寸對(duì)于溶質(zhì)擴(kuò)散的影響（a）T的變化（b）β（t）的變化（c）E(t)的變化（d）溶質(zhì)團(tuán)在12小時(shí)內(nèi)的擴(kuò)散管道尺寸對(duì)于時(shí)間平均擴(kuò)散計(jì)算的影響3、衰減常數(shù)對(duì)溶質(zhì)擴(kuò)散影響（a）k=6.0x10-6s-1（b）

k=6.0x10-5s-1圖6a（k=6.0x10-6s-1）和6b（k=6.0x10-5s-1）表明了連續(xù)溶質(zhì)源在2cm管徑層流流動(dòng)下衰減系數(shù)對(duì)于溶質(zhì)擴(kuò)散的影響?？梢钥闯?，1D-AR模型結(jié)果和2D-ARD模型結(jié)果之間的總體差異隨著衰減系數(shù)的增加而減少。這些結(jié)果表明擴(kuò)散作用對(duì)于溶質(zhì)傳輸?shù)挠绊戨S著衰減系數(shù)的增加而減少。（a）如上圖c的隨機(jī)流動(dòng)（b）如上圖d的隨機(jī)流動(dòng)（c）如上圖b的隨機(jī)流動(dòng)（d）2D-ADR結(jié)果得對(duì)比比較了在四種流動(dòng)條件下2D-ADR模型結(jié)果的空間分布的差異。我們可以發(fā)現(xiàn)流動(dòng)模式對(duì)于溶質(zhì)擴(kuò)散沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的影響?？偨Y(jié)1、在層流區(qū)當(dāng)氯濃度輸入劇烈變化時(shí)，擴(kuò)散作用對(duì)于水質(zhì)很重要。在測(cè)試條件下對(duì)于四種烈性的輸入源，擴(kuò)散作用對(duì)于瞬時(shí)輸入和正弦輸入是重要的，對(duì)于線性輸入和分步輸入時(shí)不重要的。2、對(duì)于層流區(qū)，擴(kuò)散作用在水質(zhì)建模中的重要性隨著管道直徑的增加而增加。3、對(duì)于恒定污染物正弦輸入，擴(kuò)散作用在水質(zhì)建模中有重要作用。隨著反應(yīng)速率系數(shù)的增加，擴(kuò)散作用的重要性降低。4、從