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太湖地区典型水稻土水力学特征及土壤库容研究

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水土保持通报 2011年第6期31卷 64-67页

作者：张勇陈效民林洁南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

针对气候变化条件下温度升高对土壤水分产生的影响,选择太湖地区典型水稻土——乌栅土作为研究对象,对其土壤的水力学特征及土壤库容进行了研究。结果表明:(1)影响乌栅土水分特征曲线的主要因素是容重与黏粒含量。饱和条件下和水吸力达... 详细信息

针对气候变化条件下温度升高对土壤水分产生的影响,选择太湖地区典型水稻土——乌栅土作为研究对象,对其土壤的水力学特征及土壤库容进行了研究。结果表明:(1)影响乌栅土水分特征曲线的主要因素是容重与黏粒含量。饱和条件下和水吸力达到1.50×106 Pa时各土层的含水量(凋萎含水量)变化均表现为:耕作层>犁底层>潴育层>潜育层。(2)乌栅土的有效水含量与容重和黏粒含量呈显著负相关关系,与孔隙度呈显著正相关关系。(3)在土壤的各种理化性质中,容重和总孔隙度是影响饱和导水率的主要因素,而毛管孔度与pH值为次要因素。(4)乌栅土耕作层总库容为91.48mm,有效水库容为22.02mm,滞洪库容为20.50mm,这种土壤具有良好的水分状况,既能保证太湖地区粮食作物的稳产高产,又具一定的蓄水调节功能。

关键词：太湖地区典型水稻土水力学特征土壤水分土壤库容

六方(四方)形摇臂式喷头水力学特征分析(四)

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节水灌溉 2004年第2期 15-18页

作者：韩鑫郝培业山东理工大学山东淄博255049

在室内模拟试验的基础上分析了六方(四方)形摇臂式喷头的压力、流量、能耗等水力学特征,为深入探求该类喷头的水力学本质和进一步优化结构打下了良好的理论与实验基础。

关键词：模拟试验摇臂式喷头水力学特征压力流量能耗

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CFD模拟SMBR中的水力学特征研究

CFD模拟SMBR中的水力学特征研究

作者：李惠东华大学

学位级别：硕士

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是一种通过膜强化生物反应的高效废水处理技术,由于其具有处理效果好、占地面积小、剩余污泥量少等优点,已在废水处理工程领域得到广泛应用。目前的MBR设计方法和常用的生物动力学依据均假定在MB... 详细信息

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是一种通过膜强化生物反应的高效废水处理技术,由于其具有处理效果好、占地面积小、剩余污泥量少等优点,已在废水处理工程领域得到广泛应用。目前的MBR设计方法和常用的生物动力学依据均假定在MBR内部气液固三项完全混合,而忽略了反应器内部实际的水力学情况。事实上,这些水力学特征,如气相和液相速度分布、湍动能分布等对优化传质效果、减缓膜污染和提高系统能量利用率均具有显著影响。然而由于反应器内气液固三相湍流的复杂性和膜组件内部监测点位无法测定等客观原因,使现有MBR系统中尚无法通过实验监测手段表征这些重要的水力学特征。因此,通过理论模拟手段对MBR内的水力学特征进行研究,其中,计算机流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法作为一种高效的流体模拟工具,能准确模拟,高精度定量流场,将其应用于MBR系统内水力学特征的考察,有望从微观层面对系统的膜污染预防和运行参数决策进行有效研究,并为新型MBR的优化设计提出依据。本研究采用CFD方法中的FLUENT软件,以目前工程中应用最多的中空纤维膜浸没式生物反应器(Submerged Membrane Bioreactor,SMBR)为研究对象,进行气液两相流模拟,系统展开三个重要参数(膜丝直径、曝气速度和气泡大小)对反应器中水力学特征,如气相和液相速度、气含率、湍动能和膜面剪切力的影响。通过模拟反应器中单根膜丝下不同流场情况,分析水力学特征对膜污染的影响;并通过模拟九根膜丝组件中不同流场分布,考察水力学特征以及膜丝间相互作用对膜污染的影响。通过查阅文献的方法,间接验证了模拟结果的准确性。取得的主要结论如下:(1)分别考察膜丝直径为1 mm、3mm、5mm的条件下,单根膜和九根膜组件反应器内的水力学特征。结果表明,随着膜丝直径的增加,反应器上部的气相速度明显增大,液相速度在气相速度的带动下逐渐增加,膜组件两侧的湍动能明显增加。说明在粗膜丝条件下,反应器上部的膜丝也能得到有效的水气冲刷,减缓膜污染。(2)分别考察曝气速度为0.1m/s、0.3m/s和0.5m/s的情况下,SMBR系统内的水力学特征。在单根膜丝和九根膜丝组件的反应器中,随着曝气速度的增加,气相和液相速度的不均匀性增大,在反应器内出现超过1 m/s的高速区域。由于使用壁面模型,将膜丝作为障碍物,使得液相速度随气相速度的变化较明显。九根膜丝作为更大的障碍物,使其反应器内的速度分布不均匀性大于单根膜丝反应器,出现组件单侧速度增加的现象。曝气速度增加,反应器底部的气含率增加,但气含率没有随反应器的高度增加,反应器中上部的气含率几乎为零,说明好氧微生物主要在反应器底部完成对有机物的降解。湍动能也随着曝气速度的增加而增加,无论是单根膜还是九根膜组件,曝气速度为0.5m/s下的湍动能最大。(3)分别考察气泡直径为1 mm、3mm和5mm的情况下,SMBR系统内的水力学特征。单根膜组件和九根膜组件中,随着气泡直径的增大,气相速度和液相速度在反应器内不均匀性的增加,在反应器内均出现高于1.1m/s的高速区域,使得反应器内气水混合性增强。但反应器中的气含率变化不明显,特别是当气泡直径为3mm和5mm时,其气含率分布类似。大气泡产生的尾流大于小气泡,使直径为5mm的气泡下,产生的湍动能最大。而由于九根膜丝组件离反应器壁较近,使膜组件两侧的湍动能随着高度的增加明显减小。(4)通过相同参数下的单根膜和九根膜组件流场分布的比较发现,由于九根膜组件在反应器内的体积较大,与反应器壁的距离较近,使反应器中流场更不均匀,在靠近反应器壁处出现速度超过1.1m/s的流场面积更大。九根膜丝组件膜丝间的间隙为4mm,使1mm的气泡能进入组件中,在组件下部产生明显流场,但由于膜丝间的相互作用,气相和液相速度无法如单根膜一样均匀分布,使组件内的膜丝间污染程度不同。(5)九根膜组件中,侧面膜丝截面附近的气相和液相速度明显高于中间膜丝截面和膜丝间截面,其湍动能也最大,说明膜组件外侧受到的冲刷最大。膜面剪切力的模拟结果显示,不同膜丝位置下,膜面剪切力值呈现出较大差异,侧面膜丝的剪切力最大,角落膜丝次之,中心位置膜丝的剪切力最小。但剪切力都集中在膜丝下部。说明膜组件中上部的膜丝更容易出现污染。

关键词：计算流体力学浸没式膜生物反应器水力学特征中空纤维膜膜污染

低浓度污水启动厌氧折流板反应器(ABR)内颗粒污泥的物理与水力学特征

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低浓度污水启动厌氧折流板反应器(ABR)内颗粒污泥的物理与水力学...

2013中国环境科学学会学术年会

作者：冯晶王毅力北京市水污染源控制重点实验室北京林业大学环境科学与工程学院

本文利用图像分析,沉降实验及石蜡切片等手段,研究了处理低浓度生活污水的ABR稳定运行时各格室内污泥颗粒的物理及水动力学特性。结果表明,第一格室内污泥颗粒的平均粒径为0.92mm,在所有格室中最大。从第一格室到第五格室,污泥颗粒的一... 详细信息

本文利用图像分析,沉降实验及石蜡切片等手段,研究了处理低浓度生活污水的ABR稳定运行时各格室内污泥颗粒的物理及水动力学特性。结果表明,第一格室内污泥颗粒的平均粒径为0.92mm,在所有格室中最大。从第一格室到第五格室,污泥颗粒的一维分形维数D与二维分形维数D呈增大趋势。ABR内污泥颗粒的沉降速度在1.8～29.1mm/s范围内变化,且第二格室内污泥颗粒具有最大的平均沉降速度9.5mm/s,第五格室内污泥颗粒沉降速度最小。第一格室内污泥颗粒的质量分形维数最小,这表明第一格室内污泥颗粒的结构最为疏松。石蜡切片的结果也表明第一格室内污泥颗粒具有较高的孔隙率。

关键词：低浓度生活污水启动厌氧折流板反应器污泥颗粒物理性质水力学特征

来源： cnki会议评论

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梨园水电站运行期堆石体内水力学特征研究

云南水力发电 2023年第3期39卷 275-279页

作者：张玉龙李福云赵世明周江中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650033 水电水利规划设计总院北京650214 云南华电金沙江中游水电开发有限公司梨园发电分公司云南丽江674100

运行期混凝土面板堆石坝堆石体内径流基本处于稳定状态,其水力特征主要受与之有一定联系的上游库水位变化的影响,在面板与下游防渗体系之间形成相对独立的小型水力系统,在以实测资料分析的基础上对梨园水电站堆石体内部水力特征进行了... 详细信息

运行期混凝土面板堆石坝堆石体内径流基本处于稳定状态,其水力特征主要受与之有一定联系的上游库水位变化的影响,在面板与下游防渗体系之间形成相对独立的小型水力系统,在以实测资料分析的基础上对梨园水电站堆石体内部水力特征进行了研究与探讨。梨园堆石体内坝轴线0+0下游侧堆石体内可按照一维稳定潜水流进行分析研究,上游侧渗点较多且比较分散,造成堆石体内径流有一定异常,但不影响堆石体内渗流稳定分析。堆石体内较大的孔隙率有利于地下水的排出,良好的堆石体填筑形成各向同性的均质透水层,大大降低甚至可以消除径流及水蚀对坝体稳定的影响。

关键词：梨园水电站堆石体水力学特征防渗体系

基于鱼类产卵场水力学与生态水文特征的生态流量过程研究

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水电能源科学 2016年第6期34卷 9-13页

作者：韩仕清李永梁瑞峰李克锋四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

针对山区河流珍稀特有鱼类的水力生境参数定量化困难,以及单一流量的生态需水研究难以反映天然河流生态水文过程的问题,以澜沧江上游某水电站下游分布的澜沧裂腹鱼和光唇裂腹鱼为目标物种,采用非恒定流数学模型,根据目标物种产卵场天然... 详细信息

针对山区河流珍稀特有鱼类的水力生境参数定量化困难,以及单一流量的生态需水研究难以反映天然河流生态水文过程的问题,以澜沧江上游某水电站下游分布的澜沧裂腹鱼和光唇裂腹鱼为目标物种,采用非恒定流数学模型,根据目标物种产卵场天然逐日流量过程资料,分析其产卵场在产卵期的水力学特征并构建生态水文指标体系,建立流速、水深适宜度曲线,提出流速、水深需求的适宜范围。并采用河道内流量增量法,结合生态水文指标体系,获得该水电站下泄的生态流量过程,为恢复类似流域生态系统多样性提供了参考。

关键词：产卵场水力学特征生态水文特征生态流量过程生态调度

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水平转移-有限角度摆振法制备半固态浆料

水平转移-有限角度摆振法制备半固态浆料

作者：李国红南昌大学

学位级别：硕士

流变铸造是一种能够生产高完整性铝合金铸件的短流程近净成形技术,半固态浆料制备是其核心。但半固态浆料制备过程中的表面湍流会在半固态浆料内产生卷入性缺陷,因此,如何减少卷入性缺陷是半固态浆料制备面临的主要问题。本文开发了一... 详细信息

流变铸造是一种能够生产高完整性铝合金铸件的短流程近净成形技术,半固态浆料制备是其核心。但半固态浆料制备过程中的表面湍流会在半固态浆料内产生卷入性缺陷,因此,如何减少卷入性缺陷是半固态浆料制备面临的主要问题。本文开发了一种半固态浆料制备方法:水平转移-有限角度摆振法。以A319铸造铝合金为研究对象,开展数值模拟、水模拟、半固态浆料制备实验、滤网阻隔晶粒实验,采用OM、PLM、SEM和EDS等表征手段,深入研究了水平转移-有限角度摆振法的水力学特征,研究了工艺参数对半固态浆料微观组织的影响规律,探究了半固态浆料微观组织的形成机理。主要结论如下:（1）水平转移阶段的数值模拟和水模拟表明,转移速度、转移通道型腔内径以及转移通道位置影响最大流速、卷气量以及氧化物量。通过正交试验得出三者的主次顺序为:R转移通道位置>R转移通道型腔内径>R转移速度。优选转移速度为9°/s,转移通道型腔内径为20mm,转通道位置为10°。（2）转移温度优选区间为620-630℃,转移温度对半固态浆料微观组织影响最大,随着转移温度降低晶粒细化效果变好。实测温度曲线出现了波动的特征,温度曲线的波动幅度随着转移温度的减小而变大;摆振速度为60rpm得到最优的晶粒细化效果,摆振速度的增加会加快熔体散热,周期性流场内的剪切次数会增多,有利于晶粒细化;摆振幅度为180°得到最优的晶粒细化效果,摆振幅度增加有利于缩短温度场均匀化时间,有利于晶粒细化,但摆振所带来的降温效果会被减弱,超过一定幅度晶粒会变大;摆振时间为100s得到最优的晶粒细化效果,摆振时间增加有利于晶粒细化,超过一定时间晶粒会变大。（3）添加细化剂可以优化晶粒尺寸和形状。Al-TCB最优添加量是2%,平均晶粒尺寸减小至74.4μm,平均形状因子达到0.79。Al-5Ti-1B最优添加量是1%,平均晶粒尺寸减小到76.9μm,平均形状因子提高到0.78。（4）放置不锈钢滤网阻隔晶粒实验证实了水平转移-有限角度摆振法制备半固态浆料的晶粒来源,证实坩埚壁是细化晶粒主要场所。水平转移-有限角度摆振法制备的半固态浆料主要是以非均匀形核的方式沿壁形核,有限角度摆振产生的波动温度场、剪切力以及特征流场有效促进晶粒游离,晶粒细化。高的晶粒密度、缓慢冷却的温度场、流场涡旋联合作用,促使晶粒生长时界面前沿的溶质分布均匀,增强界面前沿生长稳定性,晶粒向各方向同时生长,最终晶粒长大为球形。（5）通过水平转移,可控制熔体流速低于湍流临界速度以下,避免形成卷入性缺陷;控制摆振速度与摆振幅度,铝合金熔体的流场最大流速不会超过0.5m/s,避免有限角度摆振操作产生表面湍流。水平转移-有限角度摆振能够有效地避免制备半固态浆料时产生卷入性缺陷。

关键词：半固态浆料水平转移-有限角度摆振法数值模拟和水模拟水力学特征微观组织

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液滴撞击超亲水表面冷液膜的研究

工程热物理学报 2018年第8期39卷 1786-1791页

作者：李昀兰忠郑毅马学虎大连理工大学化学工程研究所辽宁省化工资源清洁利用重点实验室大连116024

液滴撞击过程因具有较强的传热传质性能被广泛应用于工业领域中。本文利用高速摄影机和红外热像仪,研究了液滴撞击超亲水表面冷液膜的水力学特性和温度分布,探讨了撞击We数和液膜温度对撞击过程中水力学特性以及液膜温度分布的影响.总... 详细信息

液滴撞击过程因具有较强的传热传质性能被广泛应用于工业领域中。本文利用高速摄影机和红外热像仪,研究了液滴撞击超亲水表面冷液膜的水力学特性和温度分布,探讨了撞击We数和液膜温度对撞击过程中水力学特性以及液膜温度分布的影响.总结了液滴在超亲水表面的液膜上的水力学特征的变化规律。实验结果表明,液滴铺展速度和最大铺展直径随撞击We数的增大而增大。同时,液膜温度会影响液滴撞击薄液膜后的水力学特性.在低We数下液滴撞击低温薄液膜后液膜的温度呈高低相间的环状分布,随着撞击We的增大,该环状温度分布消失。这对要求精确喷雾控温的工业过程起到了十分重要的意义.

关键词：液滴撞击冷液膜超亲水表面水力学特征温度分布

红壤地区典型农田土壤水力学特性及土壤水库容研究

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土壤通报 2010年第1期41卷 23-27页

作者：方堃陈效民张佳宝黄晶王伯仁杜臻杰南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 农业部环境保护科研监测所天津300191 中国科学院土壤研究所江苏南京210008 中国农科院祁阳红壤实验站湖南祁阳426182

针对红壤地区普遍存在的季节性干旱问题,研究了红壤的水力学特性及土壤库容状况,结果如下:红壤旱地土壤各层的有效水含量变化不大,变化区间为61.00gkg-1～73.77gkg-1,作物可利用的有效水区间较小,不利于作物生长;水田中土壤剖面有效水... 详细信息

针对红壤地区普遍存在的季节性干旱问题,研究了红壤的水力学特性及土壤库容状况,结果如下:红壤旱地土壤各层的有效水含量变化不大,变化区间为61.00gkg-1～73.77gkg-1,作物可利用的有效水区间较小,不利于作物生长;水田中土壤剖面有效水含量变化明显,变化区间为75.27gkg-1～170.80gkg-1,其中表层和犁底层的有效水含量远大于其它各层次。土壤的饱和含水量主要受容重的影响,粘粒含量主要影响高吸力下的水田土壤含水量。旱地红壤表层总库容和死水库容较高,有效水库容较低,为17.71mm;水田土壤表层死水库容较小,有效水库较高,达到30.74mm。红壤季节性干旱的主要原因是土壤本身理化性质导致的有效水含量较低,难以被作物吸收利用。

关键词：红壤水力学特征土壤库容