純射流在非恒定橫流中的流動(dòng)特性研究.pdf

1、水環(huán)境污染問題是當(dāng)今世界各國(guó)所普遍關(guān)注的重大問題。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，城市污水、電廠廢水、廠礦煙氣等的排放量逐漸增加，這些排放過程都跟射流的流動(dòng)相關(guān)。因此，研究各種處置工程中排放口附近的流動(dòng)特性具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。運(yùn)動(dòng)的環(huán)境水體影響污水的初始排放特性，非恒定橫流中射流的流動(dòng)特性因此成為環(huán)境水力學(xué)的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)圓孔純射流在非恒定橫流中的近場(chǎng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證與分析。本文主

2、要的工作有： (1)闡述了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格Delaunay三角化方法的實(shí)施步驟，介紹了標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型與RNGk-ε紊流模型及各自的特點(diǎn)，歸納了非結(jié)構(gòu)同位網(wǎng)格上SIMPLE算法的基本步驟。對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行概化，采用了數(shù)值計(jì)算中的簡(jiǎn)化模型；給出了模型的計(jì)算區(qū)域與邊界條件。確定了數(shù)值模擬的工況，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型和RNGk-ε紊流模型對(duì)圓形純射流在非恒定橫流中近場(chǎng)的流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與模型試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比與驗(yàn)證，表明數(shù)值模

3、擬的計(jì)算結(jié)果是可信的，RNGk-ε紊流模型更適用射流流動(dòng)特性的計(jì)算。 (2)得出了不同工況下圓形純射流在非恒定橫流中的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)及紊動(dòng)能分布，探討了各類場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律以及產(chǎn)生這種現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)理。 (3)描述了射流z軸方向流速分量w等值線流團(tuán)在橫流傳播中的自保性與相似性。通過半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法對(duì)射流z軸方向流速分量w等值線流團(tuán)渦心運(yùn)動(dòng)軌跡方程進(jìn)行了推導(dǎo)，分別建立了渦心運(yùn)動(dòng)軌跡x分量與z分量隨時(shí)間變化的表達(dá)式。研究了

4、射流z軸方向流速分量w等值線流團(tuán)寬度隨時(shí)間的變化規(guī)律并給出了擬合公式。 (4)分析了射流的幾何特征量，得到了射流勢(shì)流核長(zhǎng)度的變化規(guī)律及公式，探討了逆流區(qū)長(zhǎng)度的變化規(guī)律，得出了逆流區(qū)長(zhǎng)度與射流比之間的相關(guān)關(guān)系，對(duì)小流速比時(shí)的工況進(jìn)行了研究，探討了射流的附壁現(xiàn)象。 (5)通過場(chǎng)協(xié)同理論與統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，得出了不同x斷面的射流動(dòng)量分配方差與射流abs((-u)·(△)w)分配方差，探討了動(dòng)量擴(kuò)散的內(nèi)在機(jī)理，從理論上得出了增加動(dòng)量擴(kuò)