環(huán)境流體力學課件

150469石坤ImportanceofDispersioninNetworkWaterQualityModeling出版物名稱：ImpactsofGlobalClimateChange頁碼：1~12作者：

Tzatchkov,Velitchko;

Buchberger,StevenG;

Li,Zhiwei語言：English時間：2005一、研究背景水傳輸過程中由于物理、化學、生物過程水質會惡化。常常用一位平流反應模型來模擬水質惡化，這種模型首飾盒易湍流流動為主的管道。然而，在低流量區(qū)域，由于較長流動時間、間歇流動條件以及較低的消毒劑殘留，純粹平流和反應模型不適用。關于在單一管道穩(wěn)定流動條件下水體運輸?shù)姆治鲅芯勘砻鳎瑪U散作用在層流區(qū)域是一個重要的因素。Lee通過解析方法發(fā)現(xiàn)，當無因次群

時，在穩(wěn)定和不穩(wěn)定層流流動中擴散作用都重要。（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)中的水質受到物理化學過程影響。物理過程可能受到像溶質源剖面、管徑和管流類型等因素的影響?；瘜W過程可能由像溶質濃度和反應速率系數(shù)這些因素所決定。設計案例研究來驗證在管道溶質團擴散過程中這些因素的影響。研究因素：溶質源剖面、溶質衰減系數(shù)、管道尺寸、管流類型四種類型的溶質源剖面類型1、溶質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—瞬時式C(0,0)=10mg/L輸入時間t0=10sIV-正弦式C(0,t)=c3+c4sin(2πt/Tp)c3=10mg/L,c4=5mg/L,Tp=21600s結果分步式注入線性增長注入瞬時注入正弦注入2、管道尺寸對于溶質擴散的影響（a）T的變化（b）β（t）的變化（c）E(t)的變化（d）溶質團在12小時內(nèi)的擴散管道尺寸對于時間平均擴散計算的影響3、衰減常數(shù)對溶質擴散影響（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)溶質源在2cm管徑層流流動下衰減系數(shù)對于溶質擴散的影響。可以看出，1D-AR模型結果和2D-ARD模型結果之間的總體差異隨著衰減系數(shù)的增加而減少。這些結果表明擴散作用對于溶質傳輸?shù)挠绊戨S著衰減系數(shù)的增加而減少。（a）如上圖c的隨機流動（b）如上圖d的隨機流動（c）如上圖b的隨機流動（d）2D-ADR結果得對比比較了在四種流動條件下2D-ADR模型結果的空間分布的差異。我們可以發(fā)現(xiàn)流動模式對于溶質擴散沒有表現(xiàn)出明顯的影響。總結1、在層流區(qū)當氯濃度輸入劇烈變化時，擴散作用對于水質很重要。在測試條件下對于四種烈性的輸入源，擴散作用對于瞬時輸入和正弦輸入是重要的，對于線性輸入和分步輸入時不重要的。2、對于層流區(qū)，擴散作用在水質建模中的重要性隨著管道直徑的增加而增加。3、對于恒定污染物正弦輸入，擴散作用在水質建模中有重要作用。隨著反應速率系數(shù)的增加，擴散作用的重要性降低。4、從