本文關(guān)鍵詞：污水排海擴(kuò)散器優(yōu)化模擬與水力特性研究

  更多相關(guān)文章： 擴(kuò)散器 數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化模擬 模型試驗(yàn) 海水入侵

【摘要】：近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,污水排放量也在快速增長。由于陸地水體的環(huán)境承受能力有限,污水排放量的猛增正在對城市的水污染問題構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著對海洋環(huán)境認(rèn)識的加深,人們發(fā)現(xiàn)海洋本身具有很強(qiáng)的自凈能力和環(huán)境承受能力,因此,污水排海成為目前解決沿海城市水污染問題的有效途徑之一。在污水排海工程中,排海管道擴(kuò)散器是其重要組成部分,其結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理對擴(kuò)散器的排污能力和對海洋環(huán)境的影響程度起著至關(guān)重要的作用。由于擴(kuò)散器水力計算過程復(fù)雜繁冗,本文結(jié)合某污水排海工程,建立擴(kuò)散器的一維水動力模型,對該擴(kuò)散器進(jìn)行優(yōu)化模擬,并設(shè)計水工模型試驗(yàn),參照試驗(yàn)數(shù)據(jù)對擴(kuò)散器的水力特性進(jìn)行研究。首先,通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料,并參考國內(nèi)外相關(guān)工程的設(shè)計經(jīng)驗(yàn),對擴(kuò)散器的基本理論進(jìn)行研究,了解擴(kuò)散器的基本形式、基本設(shè)計準(zhǔn)則以及基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算方法。其次,簡單介紹了流動與輸運(yùn)過程所遵循的一般控制方程,并在此基礎(chǔ)上建立了一維有壓管網(wǎng)非恒定流的數(shù)學(xué)模型,并詳細(xì)推導(dǎo)了管網(wǎng)控制方程的求解方法和邊界條件處理方法,選取某有壓管網(wǎng)算例對其模擬能力進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明：模型能夠很好的模擬恒定有壓管網(wǎng)內(nèi)的水流流動。然后,結(jié)合某污水排海工程建立擴(kuò)散器的一維數(shù)值模型,對擴(kuò)散器進(jìn)行優(yōu)化模擬,確定了擴(kuò)散器最終噴口直徑和擴(kuò)散管變徑方案,并對自由作用下管道的排污能力進(jìn)行驗(yàn)證,最終結(jié)果表明該自由水頭足夠滿足排污工程最大排污量的要求。此外,根據(jù)相似理論設(shè)計水工模型試驗(yàn),對擴(kuò)散器出流特性進(jìn)行水力分析,研究擴(kuò)散器的出流規(guī)律,并判斷擴(kuò)散器設(shè)計的合理性。最后,對擴(kuò)散器的海水入侵進(jìn)行了研究,對其海水臨界入侵流量和臨界沖洗流量進(jìn)行了計算,并提出一系列防止海水入侵的措施。
【關(guān)鍵詞】：擴(kuò)散器 數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化模擬 模型試驗(yàn) 海水入侵
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;X55
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 問題的提出10-12
• 1.2 國內(nèi)外污水排海擴(kuò)散器發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外發(fā)展概況12-13
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展情況13-14
• 1.3 污水排海擴(kuò)散器的研究方法14-16
• 1.3.1 經(jīng)驗(yàn)公式14-16
• 1.3.2 試驗(yàn)研究16
• 1.3.3 數(shù)值模擬16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 2 擴(kuò)散器水力設(shè)計的基本理論19-26
• 2.1 擴(kuò)散器的基本形式19-21
• 2.2 擴(kuò)散器水力設(shè)計的基本原則21
• 2.3 擴(kuò)散器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)計算21-25
• 2.3.1 擴(kuò)散器的長度21-23
• 2.3.2 擴(kuò)散器上升管數(shù)量及間距23
• 2.3.3 擴(kuò)散器上升管直徑23-24
• 2.3.4 噴口方位角和噴口射流角度24-25
• 2.3.5 高位井控制水位25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 一維有壓管網(wǎng)非恒定流模型26-37
• 3.1 水動力學(xué)基礎(chǔ)26-27
• 3.2 一維有壓管網(wǎng)非恒定流模型的建立27-30
• 3.2.1 連續(xù)方程27-29
• 3.2.2 運(yùn)動方程29-30
• 3.2.3 管網(wǎng)汊點(diǎn)連接方程30
• 3.3 模型的離散30-35
• 3.3.1 數(shù)值解法概述30-31
• 3.3.2 管網(wǎng)模型的離散31-34
• 3.3.3 邊界條件處理34-35
• 3.4 模型驗(yàn)證35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析37-47
• 4.1 工程概況37-39
• 4.2 擴(kuò)散器一維數(shù)值模型的建立39-40
• 4.2.1 HydroInfo系統(tǒng)簡介39
• 4.2.2 模型建立39-40
• 4.3 擴(kuò)散器上升管直徑優(yōu)化模擬分析40-43
• 4.4 擴(kuò)散器主管管徑優(yōu)化模擬分析43-45
• 4.5 自由水頭作用下管道排污能力驗(yàn)證45-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 5 擴(kuò)散器水力性能試驗(yàn)研究47-64
• 5.1 相似準(zhǔn)則原理和模型比尺47
• 5.2 水工模型材料、制作與安裝47-49
• 5.3 流量測量原理49-50
• 5.4 試驗(yàn)工況及結(jié)果分析50-63
• 5.4.1 設(shè)計流量Q=2.083m~3/s+設(shè)計高水位51-53
• 5.4.2 設(shè)計流量Q=2.083m~3/s+設(shè)計低水位53-55
• 5.4.3 設(shè)計流量Q=2.083m~3/s+極端高水位55-56
• 5.4.4 設(shè)計流量Q=2.083m~3/s+極端低水位56-58
• 5.4.5 設(shè)計流量Q=1.042m~3/s+設(shè)計高水位58-60
• 5.4.6 設(shè)計流量Q=0.694m~3/s+設(shè)計高水位60-62
• 5.4.7 總結(jié)62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 6 擴(kuò)散器海水入侵及沖洗分析64-70
• 6.1 海水入侵及沖洗的機(jī)理64-65
• 6.2 擴(kuò)散器臨界流量的計算65-68
• 6.2.1 海水臨界入侵流量的計算65-66
• 6.2.2 海水臨界沖洗流量的計算66-68
• 6.3 海水入侵的防治68-69
• 6.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76-77

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1 楊吉凱;污水排海擴(kuò)散器優(yōu)化模擬與水力特性研究[D];大連理工大學(xué);2016年

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本文編號：1061401