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叶尖间隙控制系统悬浮管换热单元数值研究

推进技术 2019年第2期40卷 389-397页

作者：张扬毛军逵刘远见李睿刘兆颖南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了改善机匣内横流影响,提高冷气的热沉利用效果,设计了一种叶尖间隙控制系统新型悬浮管式冷却结构,并抽象出典型换热单元开展数值模拟研究。重点关注了悬浮管上冷却孔冲击雷诺数、冲击孔间距、冷却空气出流方式等对该冷却结构流动换... 详细信息

为了改善机匣内横流影响,提高冷气的热沉利用效果,设计了一种叶尖间隙控制系统新型悬浮管式冷却结构,并抽象出典型换热单元开展数值模拟研究。重点关注了悬浮管上冷却孔冲击雷诺数、冲击孔间距、冷却空气出流方式等对该冷却结构流动换热特性的影响。研究中发现:悬浮管相邻冲击射流之间会相互影响并形成"喷泉流"现象;随着悬浮管冷却孔冲击雷诺数减小、冲击孔间距增大,冲击靶面换热效果降低,"喷泉流"现象不再明显。同时由于悬浮管本体及盖板的空间限制作用,冲击腔中会形成沿周向、轴向的横流。研究结果表明,当机匣侧方位冷气出流时,机匣表面沿轴向的横流最为明显。相较于机匣侧面出流,盖板垂直出流以及盖板垂直/机匣侧面同时出流时,两高肋之间区域的换热得到明显加强。其中垂直出流时增幅最大,可达20%。

关键词：间隙控制冲击换热出流方式横流肋化表面

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不同出流方式下垂直流人工湿地数值模拟

重庆工商大学学报（自然科学版） 2017年第6期34卷 103-110页

作者：范思雨龙天渝重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045 重庆大学低碳绿色建筑国际联合研究中心重庆400045

建立了二级垂直流人工湿地的二维非恒定微生物动力学模型,针对淹没出流方式、不同的等间隔淹没出流方式和定水头出流方式,采用数值模拟的方法研究二级垂直流人工湿地处理重庆市径流雨水的效果;结果表明:在相同工况下,间隔较大的淹没出... 详细信息

建立了二级垂直流人工湿地的二维非恒定微生物动力学模型,针对淹没出流方式、不同的等间隔淹没出流方式和定水头出流方式,采用数值模拟的方法研究二级垂直流人工湿地处理重庆市径流雨水的效果;结果表明:在相同工况下,间隔较大的淹没出流方式能达到最大的有效体积比和水力效率,水流在三层填料中与各种类微生物接触更加充分、持久,出流方式促进了溶解氧的传质,复氧后溶解氧浓度回升更快、浓度峰值更大、高浓度维持时间更长,因此促进了由微生物主导的生物化学降解反应,二级垂直流湿地对COD、氮和磷的去除效果也优于其他出流方式。

关键词：人工湿地出流方式 CW2D 数值模拟

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阶梯-深潭漩涡消能特性探究

科学技术与工程 2014年第23期22卷 281-285页

作者：胡骏峰漆力健黄华东重庆交通大学河海学院重庆400074 四川农业大学水利与建筑工程系雅安625014 重庆交通大学土木建筑学院重庆400074

以探究影响阶梯-深潭结构漩涡消能特性为目的,通过选取野外发育良好的阶梯-深潭结构,采用k-ε双方程紊流模型,利用VOF追踪自由水面对阶梯-深潭结构的漩涡消能特性的进行数值模拟研究。实验在前人对阶梯-深潭结构研究的基础上,根据出流... 详细信息

以探究影响阶梯-深潭结构漩涡消能特性为目的,通过选取野外发育良好的阶梯-深潭结构,采用k-ε双方程紊流模型,利用VOF追踪自由水面对阶梯-深潭结构的漩涡消能特性的进行数值模拟研究。实验在前人对阶梯-深潭结构研究的基础上,根据出流方式的不同,将其分为两种类型分别再次探讨其漩涡消能特性。实验主要研究出流方式和跌水区域变化对消能的过程中漩涡形成、运动的影响,结果表明:出流方式的改变和不同的深潭段跌水区域会影响漩涡的发育以及运动过程中的分裂、拉伸和破碎,从而影响消能的效果。综合对漩涡消能有较大影响的参数,提出无量纲参数α来衡量阶梯-深潭结构的消能系数;并通过对野外实测数据的对比验证,消能系数α与消能率的关系与数值模拟的结果接近。

关键词：山区河流阶梯深潭系统消能率漩涡出流方式

二级垂直流人工湿地水分运移和多组分溶质反应迁移过程模拟

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二级垂直流人工湿地水分运移和多组分溶质反应迁移过程模拟

作者：范思雨重庆大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程加快,城市雨水径流带来的内涝及其污染问题愈加严重,垂直流潜流人工湿地(VF CWs,Vertical Flow Constructed Wetlands)以其显著的抗冲击负荷能力、低能耗低维护成本和良好的景观效应而成为现代“海绵城市”中控制、... 详细信息

随着我国城市化进程加快,城市雨水径流带来的内涝及其污染问题愈加严重,垂直流潜流人工湿地(VF CWs,Vertical Flow Constructed Wetlands)以其显著的抗冲击负荷能力、低能耗低维护成本和良好的景观效应而成为现代“海绵城市”中控制、储蓄、处理径流雨水的理想技术手段。目前以实验为主的对于VF CWs中由微生物主导的污染物生物化学降解过程研究仍普遍存在“黑箱”现象,不能正确和准确地描述其内部真实的反应过程。本文通过数值模拟手段,建立二维的二级垂直流潜流人工湿地在水流迁移-溶质扩散-微生物生化耦合作用下的动力学模型,模拟二级VF CWs在不同出流方式、不同填料方式和不同温度下对重庆市径流雨水的处理效果,分析总结在不同运行条件下湿地中不同深度处雨水中主要污染物的迁移转化及其降解微生物的生长代谢活性变化规律。研究主要成果和结论如下:对于不同的出流方式,在二级垂直流湿地出水面设置等间隔的不透水隔断(A-S2出流方式)能有效提高湿地的有效体积比和水力效率,同时提升了溶解氧(DO)在湿地中的传递效果,复氧后DO浓度回升更快,高浓度持续时间更长,在120min的进水间隔中,水下15cm处的DO浓度能保持6.0mg/L以上近80min;A-S2出流方式下CR(易生物降解COD)降至50mg/L以下时间较完全的渗流出流方式(A-S出流方式)缩短了22min;良好的溶解氧环境也促进了亚硝化单胞菌和硝化细菌的活性,A-S2出流方式下同时间段内增加的NO3--N浓度是A-S的4.23倍,脱氮效果因此更佳;改善的溶解氧环境也使除磷效果所有提升。对于填料不同的组合方式,采用粒径较小(例如0.06mm的砂)的填料能有效促进溶解氧在湿地中的传递效果,新进水加入后,细填料能使DO浓度迅速回升并且保持长时间高浓度,这直接促进了硝化作用,从而间接促进了反硝化作用;三层填料粒径从上到下宜采用中、细、粗的排列方式,并保证其饱和含水量θ的变化规律为上>中>下,饱和导水率K为下≥上>中,这种排列方式能在保证湿地脱氮效果的前提下使其以较高的有效体积比及水力效率运行;上中下填料粒径分别为4mm/0mm/162mm的ZXC1型促进了亚硝化单胞菌的活性,在其中主要发生了以NO2--N为中间产物的脱氮过程;100mm/0.06mm/162mm的ZXC2型促进了硝化细菌的活性,在其中主要是发生了以NO3--N为中间产物的脱氮过程。对于不同的温度,以20℃为参照,在硝化最适温度25℃时,硝化速率明显加快,硝化细菌较亚硝化单胞菌活性提升更快,说明硝化细菌对温度升高更加敏感,由于被促进的硝化率,反硝化率也有小幅度提升;在反硝化最适温度30℃时,反硝化速率比20℃时提升了近40%,N-N浓度峰值高出20%;温度上升10℃,湿地中硝化速率提升一倍以上。在温度较低的15℃和10℃时,亚硝化单胞菌仍保持较高的NH-N转化活性,说明亚硝化单胞菌抗低温能力较强。10℃时反硝化细菌的活性被大大抑制,反硝化效果较20℃时大幅度降低。在重庆的夏季,径流水温较高(约220℃),二级垂直流湿地客观上能够保持250℃的水温,可以保证较高的脱氮效率;而在冬季,径流水温较低(约96℃),因反硝化细菌受低温影响更大,使处于垂直流湿地中下部的反硝化区保持较高的温度仍可维持良好的脱氮效果。

关键词：垂直流人工湿地数值模拟出流方式填料方式温度

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影响阶梯-深潭结构消能率的主要因素分析

五邑大学学报（自然科学版） 2015年第2期29卷 26-30页

作者：胡骏峰漆力健黄华东黄诗渊重庆交通大学河海学院重庆400074 四川农业大学水利与建筑工程系四川雅安625014 重庆交通大学土木建筑学院重庆400074

阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的重要河床结构,探究其形态和尺寸的规律对于认识山区河流稳定性及河床演变具有重要意义.以探究影响阶梯-深潭结构消能率的因素为目的,通过选取野外发育良好的阶梯-深潭典型跌落式和滑落式结构,实测阶... 详细信息

阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的重要河床结构,探究其形态和尺寸的规律对于认识山区河流稳定性及河床演变具有重要意义.以探究影响阶梯-深潭结构消能率的因素为目的,通过选取野外发育良好的阶梯-深潭典型跌落式和滑落式结构,实测阶梯高度、深潭容积等基本参数,计算消能率的大小,并通过数据分析影响消能率的主要因素.结果表明:流量容积比、阶梯-深潭高长比γ和出流方式对阶梯-深潭的消能率有较大影响,随着α和γ的增加,消能率逐渐降低;当α大于0.084、γ大于1.100时,滑落式的消能效果普遍优于跌落式.该研究结果为工程中选择适当的阶梯-深潭结构体型、尺寸提供了理论依据.

关键词：山区河流阶梯-深潭结构消能率出流方式流量容积比