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不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果

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应用生态学报 2018年第10期29卷 3425-3432页

作者：佘冬立阿力木.阿布来提陈倩韩笑河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 河海大学农业工程学院南京210098

植被过滤带能有效拦截坡面径流泥沙,在防治水土流失和农业面源污染等方面具有重大潜力.为探讨不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果及其水动力学机理,本研究通过模拟上方来水冲刷试验,定量分析了上方来水流量、氮磷含量... 详细信息

植被过滤带能有效拦截坡面径流泥沙,在防治水土流失和农业面源污染等方面具有重大潜力.为探讨不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果及其水动力学机理,本研究通过模拟上方来水冲刷试验,定量分析了上方来水流量、氮磷含量浓度等因素影响下植被过滤带对径流氮、磷的拦截规律及其与径流水动力学参数之间的关系.结果表明:植被过滤带能有效拦截上方来水中氮、磷等污染物,入流流量分别为200、400、600 L·h^(-1)时,模拟植被过滤带对总氮的拦截率分别为74.9%、62.0%、58.3%,对总磷拦截率分别为85.0%、75.6%、72.0%,在上方来水流量较低时拦截效果最优;上方来水入流氮、磷浓度变化对植被过滤带拦截效率的影响不显著.不同入流条件处理下,植被过滤带对氮、磷的拦截率随弗洛德数增大而增大,呈显著线性正相关关系;与阻力系数、水流剪切力、水流功率呈线性负相关关系;其中,氮、磷拦截率与水流剪切力的相关关系最优,可以用含水流剪切力的公式表征植被过滤带对氮、磷的拦截效率.

关键词：植被过滤带入流条件氮拦截率磷拦截率水动力学参数

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不同入流条件对屋顶风力机输出功率的预测

排灌机械工程学报 2017年第4期35卷 340-344页

作者：景坤瑶汪建文张立茹贺玲丽内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010051

针对地形及城市建筑屋顶风能情况复杂多变的问题,探究入流条件对屋顶风力机输出功率的影响.依据3种典型的城市及郊区地表粗糙度,拟合对应的指数、对数及半对数入流风剖面.选取自制S翼型300 W水平轴风力机,安装于平屋顶合适的位置,采用Us... 详细信息

针对地形及城市建筑屋顶风能情况复杂多变的问题,探究入流条件对屋顶风力机输出功率的影响.依据3种典型的城市及郊区地表粗糙度,拟合对应的指数、对数及半对数入流风剖面.选取自制S翼型300 W水平轴风力机,安装于平屋顶合适的位置,采用User Defined Functions接口分别加载3种入流条件,对屋顶流场湍流特性及风轮输出功率进行数值计算.对比分析发现:城市郊区地形的指数入流下建筑屋顶加速效果较小,湍流强度大,不宜安装风力机;城市市区地形的对数入流下风速加速效果最明显,风轮输出功率较高,但其屋顶流场分离、阻滞和湍流程度较大,湍流强度也较大,风力机安装的适宜位置和台数将减少,且存在结构破坏和成本增加等问题;高大建筑城市市区地形的半对数入流下的流场分离、速度阻滞和湍流强度较小,建筑集风效果较明显,适宜安装多台风力机,并可避免风力机结构破坏等问题.

关键词：风力机屋顶流场入流条件湍流强度输出功率

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不同入流条件下草本缓冲带对污染物削减作用

水土保持学报 2020年第3期34卷 129-134页

作者：付婧王云琦王玉杰王晨沣王淑慧王震北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对... 详细信息

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对泥沙削减效果最好,对总磷削减效果最差,白三叶对污染物的削减能力总体较黑麦草强。径流量对草本缓冲带总氮、总磷削减率影响较大,对泥沙削减率影响较小;当流量从0.08 L/s增加至0.24 L/s时,草本缓冲带对总氮、总磷削减率减少至9%和6%,而泥沙削减率为34%。随着放水冲刷时间增加,出流总氮、总磷、泥沙浓度不断降低并逐渐达到稳定,流量增大至0.24 L/s时,总氮、总磷浓度范围为11.5~24.7,1.6~2.3 mg/L,泥沙浓度在不同流量下无明显差异。草本缓冲带对总氮、总磷去除作用受流量影响较大,在大流量时缓冲带对总氮、总磷基本无去除作用,但缓冲带对泥沙去除作用受流量影响较小。

关键词：入流条件农业面源污染物草本缓冲带削减率

不同入流条件下屋顶湍流特性和风轮输出功率的数值模拟

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不同入流条件下屋顶湍流特性和风轮输出功率的数值模拟

作者：景坤瑶内蒙古工业大学

学位级别：硕士

基于城市环境中的风能利用的广阔前景,建筑风能一体化备受青睐。城市风环境由于大量建筑物的存在变得复杂,建筑物周围的风场分布独特,具有湍流程度加剧、风速降低和局部加速等特点。因此,为合理利用建筑环境中的风能,保障屋顶风力机的... 详细信息

基于城市环境中的风能利用的广阔前景,建筑风能一体化备受青睐。城市风环境由于大量建筑物的存在变得复杂,建筑物周围的风场分布独特,具有湍流程度加剧、风速降低和局部加速等特点。因此,为合理利用建筑环境中的风能,保障屋顶风力机的输出特性和安全可靠性,探究不同入流条件下建筑屋顶湍流特性及屋顶风力机功率特性的变化规律,以确定风力机最佳安装位置和高度及多台风力机的布置,对城市建筑风能利用和屋顶风力机的安装推广有重要意义,亦具有一定的理论和工程实践的价值。依据三种典型地形拟合对应的入流风剖面作为入流条件,从湍流强度和风加速因子等角度定性定量的分析不同入流条件下屋顶湍流特性及分布规律。研究发现:城市郊区对应的指数风剖面入流,分离区范围较大,其风加速效果最小,风力机应安装于高度大于0.3倍建筑高度的前沿点或近前沿点。建筑物密集但无高大建筑的城市市区对应的对数风剖面入流,同等高度下,产生的速度阻滞程度最小,风加速效果最为明显,但屋顶中后部存在高湍流区域,屋顶风力机应安装于高度大于0.2.34倍的建筑高度的前沿点或近前沿点。对于有高大建筑的城市市区对应的半对数风剖面入流,分离区范围最小,速度恢复较快,建筑风加速效果相对较大,且屋顶上方区域湍流程度较小,风力机应安装于高度大于0.15倍建筑高度的前沿点或近前沿点。基于上述屋顶流场的特殊性,引入“越顶气流高度”的概念,突出越顶气流内高湍流、低风速的特点,着重分析风速及建筑物尺寸对“越顶气流高度”的影响,为屋顶风力机的安装提供理论依据。结果表明:越顶气流高度随风速的增加逐渐减少,随建筑物高度的增加逐渐减少,随建筑物宽度的增加逐渐增加。因此,屋顶风力机的安装高度在考虑入流条件的基础上,还应考虑安装屋顶风力机的建筑的尺寸及其所在地区的年平均风速,以便获得较高的输出功率。综合前文对屋顶风力机安装高度的预测,选定特定位置安装风力机,着重分析屋顶风力机的流场特性及风轮功率变化与入流的关系。结果表明:三种入流情况下,风轮尾流中都出现了明显的轴向速度亏损区域,并且风轮尾流均有不同程度的偏斜,不同入流条件下的偏斜程度与产生分离区的范围和大小成正相关。三种入流条件下风轮功率均随尖速比的增大先增大后减小,在额定工况下达到最大。其中,因对数入流条件下建筑集风效果明显,风轮轮毂处的风速大于其他两种入流,因此其风轮输出功率明显增大。基于屋顶上湍流强度的大小与高度的关系,在屋顶风力机风轮半径范围内选择安装高度分别安装风力机,分析安装高度对风轮功率的影响。结果表明,风轮功率增长速率随着安装高度的增加逐渐减小。因此,屋顶风力机安装时,在安全性和安装成本允许范围内可适当增加安装高度,但增加幅度不宜过大,约为风轮半径(R=0.7m)即可。以上结果对建筑风能利用和屋顶风力机的推广安装有重要意义,亦具有一定的理论和工程实践的价值。

关键词：屋顶风力机入流条件湍流特性越顶气流输出功率

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LES/RANS混合方法的入流条件研究

LES/RANS混合方法的入流条件研究

作者：张子佩中国空气动力研究与发展中心

学位级别：硕士

近三十年来,高性能计算机(HPC:High Performance Computer)和计算流体力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)的发展,为湍流的数值模拟开辟了广阔的前景。其中,LES/RANS混合方法结合了两种方法各自的优点,在高雷诺数、大分离流动的计... 详细信息

近三十年来,高性能计算机(HPC:High Performance Computer)和计算流体力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)的发展,为湍流的数值模拟开辟了广阔的前景。其中,LES/RANS混合方法结合了两种方法各自的优点,在高雷诺数、大分离流动的计算中得到了广泛的应用,其在边界层中采用RANS方法,而在湍流脉动较大的区域采用LES方法,DES类方法就是其中的典型代表。在很多实际的工程问题中,关心及想要研究的只是脉动较大的充分发展的湍流区域,模拟从层流到湍流的转捩全过程就会浪费大量的计算时间,从而掩盖了混合方法本来的优点。如果能给定适当的湍流入流条件,将计算域限制在所关心的湍流区域,就可以大大降低计算量。本文的研究目的就是发展适用于DES类方法的湍流入流生成方法,并将其应用于一般的三维构型中,从而推动LES/RANS混合方法在工程实际中的应用。首先,引言阐释了发展适用于LES/RANS混合方法的湍流入流生成方法的重要性和必要性,之后对LES/RANS混合方法和湍流入流生成方法的研究进展进行了详细介绍,最后简要阐述了本文的主要工作。在第二章中,介绍了本研究中采用的数值方法,包括无量纲形式的控制方程的建立和边界条件的处理、控制方程的空间离散和时间推进格式、湍流模型的应用与湍流方程的求解以及DES类方法。在第三章中,首先详细介绍了Lund的RRM方法,并通过广泛的文献调研,对其他学者基于RRM方法发展的一系列适用于可压缩流动和LES/RANS混合方法的入流生成方法进行了梳理和概括。之后简要介绍了SEM方法。最后根据RRM和SEM方法各自的优点和缺陷,将两种方法进行了结合,提出了几种新的入流生成方法。在第四章中,选取马赫数为2.99的空间发展的可压缩湍流平板边界层作为研究对象,采用IDDES方法,利用RRM方法和改进的RRM方法生成入流条件。将计算得到的平均流场信息和脉动统计信息,与DNS的结果和理论值做了比较,并通过壁面摩阻系数、平均速度剖面、湍流强度以及拟序结构等信息,评估了这几种入流方法生成的湍流入流品质。在第五章中,将RRM方法和改进的RRM方法运用到三维外形中,计算了来流马赫数为3.5的可压缩钝锥边界层问题,通过平均流场信息和流场结构的比较检验了两种入流生成方法在三维外形中的适用性。第六章为结束语,对全文的工作及得到的结论进行了归纳性总结,并对论文中存在的不足和下一步努力方向进行了简要阐述。

关键词： LES/RANS混合方法分离涡模拟入流条件可压缩平板边界层钝锥

入流条件对球阀内油水环状流演变的影响规律研究

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广州大学学报（自然科学版） 2018年第3期17卷 55-61页

作者：江帆岳鹏飞黎斯杰肖纳广州大学机械与电气工程学院广东广州510006

为了分析入流条件对球阀内油水环状流动状态的影响,采用VOF模型追踪油水界面,并用标准k-ε湍流模型描述湍流,建立油水环状流控制方程.分析了不同入流条件(速度、油相性质)下的油水环状流的油相体积分数、阀两端压力差、油相粘壁距离的变... 详细信息

为了分析入流条件对球阀内油水环状流动状态的影响,采用VOF模型追踪油水界面,并用标准k-ε湍流模型描述湍流,建立油水环状流控制方程.分析了不同入流条件(速度、油相性质)下的油水环状流的油相体积分数、阀两端压力差、油相粘壁距离的变化.结果表明,油相流速增加,油相体积分数先增加而后趋于一定值,阀两端压力差呈现上升趋势,油相粘壁距离先下降而后上升.随着油相粘度增加,油相体积分数增加、阀2端压力差增加、粘壁距离降低.

关键词：油水环状流入流条件油相性质球阀演变规律

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湍流直接数值模拟的入流条件

湍流直接数值模拟的入流条件

中国力学学会学术大会'2009

作者：黄章峰天津大学力学系

从20世纪70年代开始,随着计算机的迅速发展,直接数值模拟(DNS)成为研究湍流机制的主要工具之一,尤其是对超音速和高超音速边界层流动。DNS的优越性在于它可提供湍流流场的高分辨率的全部信息,这是物理实验难以或根本无法做到的。

关键词：入流条件湍流 SDNS TDNS PSE

来源： cnki会议评论

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湍流边界层的空间模式DNS的入口条件

中国科学（G辑） 2008年第3期38卷 310-318页

作者：黄章峰周恒天津大学力学系

湍流边界层的空间模式直接数值模拟(SDNS)的入口边界条件,应能反映上游湍流的特性,这是一个难题.建议将由时间模式直接数值模拟(TDNS)得到的充分发展湍流流场(只需要一个时刻的流场以适当方式转换成SDNS的入口流场.计算证实该方法可行... 详细信息

湍流边界层的空间模式直接数值模拟(SDNS)的入口边界条件,应能反映上游湍流的特性,这是一个难题.建议将由时间模式直接数值模拟(TDNS)得到的充分发展湍流流场(只需要一个时刻的流场以适当方式转换成SDNS的入口流场.计算证实该方法可行且有效还发现在适当的时空转换关系下,由时间模式和空间模式所得的充分发展湍流的各种统计量,不仅在定性上,而且在定量上均符合得很好SDNS得到的充分发展湍流的平均流剖面、湍流Mach数、各种量的脉动均方根值和Reynolds应力等沿平板法向的分布也都具有相似性。

关键词：入流条件空间模式直接数值模拟湍流边界层相似性

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温度分层水库中间层流运动影响因素分析

哈尔滨工程大学学报 2015年第5期36卷 648-652页

作者：任实张小峰陆俊卿武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655 国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室广东广州510655

针对分层水库中存在的间层流运动现象,采用水槽试验对稳定温度分层水库的间层流运动进行了模拟,研究了入流条件和分层环境对间层流分离点位置的影响。试验中取分离点的水深和侵入分层水体间层流的厚度来表征密度流运动,分析了入流条件... 详细信息

针对分层水库中存在的间层流运动现象,采用水槽试验对稳定温度分层水库的间层流运动进行了模拟,研究了入流条件和分层环境对间层流分离点位置的影响。试验中取分离点的水深和侵入分层水体间层流的厚度来表征密度流运动,分析了入流条件和分层条件的变化对间层流运动的影响;采用入流的初始浮力通量来代表试验中的入流条件,环境水体的浮力频率来代表分层条件。试验结果表明,分离深度和厚度随着浮力通量的增加而变大,随分层强度的变大而减小。研究结果能够帮助进一步了解温度分层环境中的污染物的运动,并为温度分层水库中的水质监测和水生环境管理提供参考。

关键词：入流条件浮力通量温度分层浮力频率间层流