有障碍浮力射流特性的研究

论文题目: 有障碍浮力射流特性的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 港口,海岸及近海工程

作者: 方神光

导师: 槐文信

关键词: 湍流数学模型,有阻力浮射流,扩散器,圆孔,正方形孔

文献来源: 武汉大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文主要研究了静止环境中设计阻力盘的有障碍浮射流近区绕流流态的特性问题。作为改善近区污染物稀释度的扩散器中的一类,对其进行详细深入的研究和探讨首先有助于提高我们对此类射流扩散器特性的认识,并可以此作为我们在环境工程设计与抉择的依据;其次,对此类绕过障碍物的浮射流问题进行的分析与探讨具有很大的应用价值与现实意义,因为此类问题广泛存在于工农业生产与生活当中,如由烟囱、冷却塔等排放的粉尘遇到建筑物阻拦后的绕流扩散问题,海洋船舶受到海水的阻力问题以及飞行器碰到的空气动力学问题等。因此对此类问题的研究无疑丰富了我们的射流理论,为进一步深入研究更复杂的流态问题提供了依据与理论基础。论文主要分为三大部分,第一部分为研究的现状(第一章),第二部分为建立所应用的数字模型(第二章)以及对模型中重要参数的研究(第三章),第三部分为对阻力浮射流特性的研究(第四、五、六章),各章的的主要内容介绍如下: 第一章中对以往有关扩散器的研究方法和成果进行了介绍,并给予了总结与评价,并对与扩散器紧密相关的射流流态进行了分类,常见的射流分类是根据射流流体与周围的受纳流体物理性质的比较进行区分,即动量射流、羽流和浮力射流,前两种射流流念是浮力射流的特殊情况。对射流的主要研究方法有三种:试验方法、理论分析法和数值模拟计算方法,并对此三种研究方法的优缺点进行了比较和总结。就扩散器而言,根据各类型扩散器的适用环境水体状况,可以将其分为四种典型类型,即同流型、分段型、T型和交替型,并给出了其示意图。为提高射流近区的稀释度,此处详细介绍以往学者的四种典型方法:设计阻力盘的阻力浮射流方法、贴壁射流法、单孔卷吸方法和采用射流预稀释装置。前两种方法归结为通过改变射流在孔口近区的流态,以此来增加射流孔口附近的初始稀释度。第三种方法已有了预稀释的概念,但可能会使污水从该孔口流出,且使用该方法所得到的预稀释很有限。第四种提高稀释度的方法较为有效,但增加了成本,因此具体设计时还要与其他方案进行比较。第二章从物理学中最基本的定律:质量守恒定律和动量守恒定律推导出了粘性不可压缩流体运动的基本方程,即Navie-Stokes方程。针对本文所研究的阻力浮射流问题,根据布辛涅斯克近似,推导了基于统计平均概念湍流时均方程组。对于两个物理量湍动能κ和湍动能耗散率ε,直接用其输运方程给出求解公式,然后将这些方程组进行了无

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章绪论

1.1 研究的问题与意义

1.2 射流与典型扩散器的分类

1.3 研究现状

1.4 本文的研究内容

第二章有障碍浮射流的数学模型和计算方法

2.1 流体运动的基本方程

2.2 紊流的基本方程

2.3 紊流的计算模型

2.4 三维定常对流扩散方程的混合有限分析格式

2.5 计算技术与方法

2.6 小结

第三章紊动普朗特数的敏感性研究

3.1 数学模型的研究

3.2 紊动普朗特数的敏感性研究

3.3 小结

第四章圆孔有障碍浮力射流特性研究

4.1 数学模型与边界条件

4.2 有障碍浮力射流的浓度场

4.3 有障碍浮力射流的流场

4.4 有障碍浮力射流的绕流范围

4.5 小结

第五章正方形孔口自由浮力射流研究

5.1 试验装置与测量系统

5.2 数学模型与边界条什

5.3 正方形孔口由浮力射流的浓度场

5.4 正方形孔口自由浮力射流的速度场

5.5 小结

第六章正方形孔口有障碍浮力射流

6.1 试验装置与测量系统

6.2 数学模型与边界条件

6.3 有障碍正方形孔口浮力射流浓度分布

6.4 有障碍正方形孔口浮力射流的流场

6.5 压强场分布

6.6 小结

第七章全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 前景展望

参考文献

致谢

附录

发布时间: 2006-03-27

有障碍浮力射流特性的研究

猜你喜欢