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基于仿真及物理模型试验构建圆形断面管道非满流流速函数

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农业工程学报 2019年第18期35卷 55-61页

作者：丁法龙茅泽育韩凯清华大学水利水电工程系

明渠断面流速分布是精确测量明渠断面流量的基础,也是明渠水流运动规律研究的基本问题。为探究圆形断面管道非满流的断面流速分布特性,采用经实测资料验证的三维紊流数学模型及数值求解方法,对不同底坡和充满度组合情况下的圆管非满流... 详细信息

明渠断面流速分布是精确测量明渠断面流量的基础,也是明渠水流运动规律研究的基本问题。为探究圆形断面管道非满流的断面流速分布特性,采用经实测资料验证的三维紊流数学模型及数值求解方法,对不同底坡和充满度组合情况下的圆管非满流进行了数值模拟。结果表明:圆管非满流的断面流速分布对充满度非常敏感,充满度越大,垂线流速的非单调性越明显,当充满度低于0.5时,未出现最大流速点下潜(dip)现象;当充满度超过0.5时,dip现象越发明显,这是因为当充满度超过0.5后,内凹型侧壁对水面的约束作用增强,断面二次流更加明显。圆管非满流断面上各垂线的流速分布曲线具有很好的相似性,均接近于抛物线曲线特征,二次函数中的待定系数主要受垂线横向位置和充满度的影响。通过回归分析建立了圆管无压均匀流中沿垂线流速的抛物线分布公式,同时给出了各系数的确定方法,按上述流速分布律计算的流速值与实测值吻合良好,曲线拟合的决定系数均在0.92以上,表明给出的抛物型垂线流速分布规律是合理可靠的。

关键词：流量流速管道圆形非满流

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圆形断面管道非满流水动力特性

水科学进展 2020年第4期31卷 547-555页

作者：丁法龙茅泽育清华大学水利水电工程系北京100084

为探究边壁双曲率对其水动力特性的影响,应用RNG k-ε紊流模型和部分面积体积障碍模拟技术(FAVOR),针对圆管非满流建立三维数值模型,通过物理模型试验结果验证该数值模型的可行性。针对底坡和充满度不同组合条件进行数值试验,分析断面... 详细信息

为探究边壁双曲率对其水动力特性的影响,应用RNG k-ε紊流模型和部分面积体积障碍模拟技术(FAVOR),针对圆管非满流建立三维数值模型,通过物理模型试验结果验证该数值模型的可行性。针对底坡和充满度不同组合条件进行数值试验,分析断面流速、壁面切应力和雷诺切应力分布规律等。研究结果表明:圆管非满流断面上不同垂线的流速分布具有较好的相似性,据此提出了垂线流速分布的抛物线公式;针对不同充满度条件提出了壁面切应力沿湿周分布的统一表达式;雷诺切应力沿垂线服从线性分布规律,充满度越大且距中垂线越远,沿垂线的变化梯度越小;当充满度大于0.5时,由于受二次流影响断面中垂线上雷诺切应力出现负值。

关键词：圆形断面管道流速分布壁面切应力雷诺切应力非满流数值计算

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圆形断面管道非满流流速计算表达式

水科学进展 2007年第2期18卷 170-174页

作者：茅泽育赵璇罗昇清华大学水利水电工程系北京100084 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

工程实际中,常需要计算某一充满度下管道非满流的流量及流速。目前大多数计算模型均采用水力半径作为反映过流断面形状及几何尺寸的特征参数。针对不同充满度的研究结果表明,这种类型模型的计算结果与真实的流动特性并不相符,尤其当水... 详细信息

工程实际中,常需要计算某一充满度下管道非满流的流量及流速。目前大多数计算模型均采用水力半径作为反映过流断面形状及几何尺寸的特征参数。针对不同充满度的研究结果表明,这种类型模型的计算结果与真实的流动特性并不相符,尤其当水深接近管顶时。根据水动力学基本原理及试验研究手段,对圆形断面管道无压均匀流流量-充满度非单一性进行了探索,并提出了以流量作为形状特征参数的更为合理且简单实用的水流流速计算表达式。

关键词：圆形断面管道非满流充满度流量比流速比水力特性

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圆形断面管道非满流水力特性研究

圆形断面管道非满流水力特性研究

第27届全国结构工程学术会议

作者：茅泽育丁法龙韩凯罗佳清华大学水利水电工程系

圆形断面管道广泛应用于实际工程中。但圆管中的无压均匀紊流,由于受自由水面和边壁曲率的影响,水力特性比其它断面形状明流和圆管有压流复杂得多。基于计算流体力学理论,采用数值模拟的研究手段,对圆管无压均匀流的水力特性进行了研究... 详细信息

圆形断面管道广泛应用于实际工程中。但圆管中的无压均匀紊流,由于受自由水面和边壁曲率的影响,水力特性比其它断面形状明流和圆管有压流复杂得多。基于计算流体力学理论,采用数值模拟的研究手段,对圆管无压均匀流的水力特性进行了研究。结果表明,在自由水面和管道壁面作用下,圆管过流断面二次流现象明显,最大流速点位于自由水面以下,具体位置与充满度、糙率等因素相关,充满度较大时最大流速点位于圆管断面中心附近;横向不同垂线上的流速垂向分布也有区别;圆管断面平均流速同水面中心点流速的比值基本不受管径、坡度影响,但随水流充满度和糙率呈线性变化。圆管无压均匀流水力特性的研究结果,丰富了水动力学相关理论,同时为新型测流手段研制提供了科学依据。

关键词：圆管非满流均匀流二次流流速分布最大点流速

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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87型雨水斗排水系统的水力特性研究

给水排水 2014年第9期40卷 150-156页

作者：赵世明秦君中国建筑设计院有限公司北京100044

试验研究表明,87型雨水斗及系统在屋面溢流水位时处于满流及有压流态,遵从有压流(俗称压力流)运动规律。工程设计可针对50年重现期降雨对87型雨水斗排水系统按有压流进行水力计算,同时采取工程措施均衡多斗系统的雨水斗排水量和应对小... 详细信息

试验研究表明,87型雨水斗及系统在屋面溢流水位时处于满流及有压流态,遵从有压流(俗称压力流)运动规律。工程设计可针对50年重现期降雨对87型雨水斗排水系统按有压流进行水力计算,同时采取工程措施均衡多斗系统的雨水斗排水量和应对小重现期降雨等。当针对较小重现期降雨进行工程设计及水力计算时,可采用非满流或气水混合流态(俗称半有压)按表格法粗算,但经济性降低。

关键词： 87型雨水斗排水系统水力计算有压流非满流气水混合流

高效沉淀池+浅层高效滤池用于污水厂深度处理

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中国给水排水 2021年第24期37卷 82-86页

作者：刘天顺杨淑霞魏迅郭淑琴天津市政工程设计研究总院有限公司天津300384 国美<天津>水技术工程有限公司天津300381

某市政污水处理厂为满足天津市地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 12/599—2015)A标准(其中出水TP≤0.3 mg/L,SS≤5 mg/L),在占地紧张、出水水质标准高的情况下,主工艺采用A^(2)/O,深度处理工段采用适量投加PAC、PAM的高效... 详细信息

某市政污水处理厂为满足天津市地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 12/599—2015)A标准(其中出水TP≤0.3 mg/L,SS≤5 mg/L),在占地紧张、出水水质标准高的情况下,主工艺采用A^(2)/O,深度处理工段采用适量投加PAC、PAM的高效沉淀池,以满足出水TP≤0.3 mg/L,后接Hydro-Clear浅层高效滤池工艺,以满足出水SS≤5 mg/L。该项目自2020年1月正式投运,平均出水SS为2.7 mg/L,稳定满足出水SS≤5 mg/L的设计标准。浅层高效滤池运行期间反洗自用水量<2%,包含电、药耗的直接运行费用为0.0045元/m^(3)。

关键词：浅层高效滤池非满流变水位脉冲搅拌

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圆形断面排水管道水力特性探讨

给水排水 2006年第7期32卷 42-46页

作者：茅泽育相鹏赵璇王建龙清华大学水利水电工程系北京100084 清华大学核研院环境技术研究室北京100084

圆形断面管道在工程中的应用十分广泛。排水管道设计中,常需要计算某一充满度下非满流的流量及流速。根据水动力学基本原理及数学分析方法,提出了充满度与流量比、流速比的统一解析表达式,并对圆形断面管道流独特的水力特性进行了研究... 详细信息

圆形断面管道在工程中的应用十分广泛。排水管道设计中,常需要计算某一充满度下非满流的流量及流速。根据水动力学基本原理及数学分析方法,提出了充满度与流量比、流速比的统一解析表达式,并对圆形断面管道流独特的水力特性进行了研究分析。采用试验手段,进一步对圆形断面管道无压均匀流流量—充满度的非单一性、水深—流速关系进行了分析研究,进而提出了更为合理的表达式。

关键词：圆形断面管道非满流充满度流量比流速比水力特性

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雨洪过流能力试验研究

给水排水 2009年第S1期35卷 201-204页

作者：徐瑶清马长明北京工业大学北京100124

通过对高低两水池在满流与非满流过流能力的试验,以确定雨洪经陡坡溪流掺气后水流在雨洪排泄管道中的流态与过流能力。研究表明掺气水流在非满流工况下,其过水能力要比满流状态高2.4%~3.7%;满流时,水流掺气析出的有压气体量使得管道有... 详细信息

通过对高低两水池在满流与非满流过流能力的试验,以确定雨洪经陡坡溪流掺气后水流在雨洪排泄管道中的流态与过流能力。研究表明掺气水流在非满流工况下,其过水能力要比满流状态高2.4%~3.7%;满流时,水流掺气析出的有压气体量使得管道有效过流面积减少,这是造成过流能力减少的主要因素。

关键词：掺气水流满流非满流过流能力

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污水管道中硫化氢的形成实验及数学模型

污水管道中硫化氢的形成实验及数学模型

作者：吴迪西安建筑科技大学

学位级别：硕士

针对污水管道中产生的硫化物引发的混凝土污水管道腐蚀和和硫化氢气体带来的恶臭问题,本文优化改进污水管道模拟反应器的结构,在实验室进行污水管道模拟实验,研究了:1.流速对污水管道中硫化物和硫化氢产量的影响,2.沉积物占污水管道百... 详细信息

针对污水管道中产生的硫化物引发的混凝土污水管道腐蚀和和硫化氢气体带来的恶臭问题,本文优化改进污水管道模拟反应器的结构,在实验室进行污水管道模拟实验,研究了:1.流速对污水管道中硫化物和硫化氢产量的影响,2.沉积物占污水管道百分比对硫化物和硫化氢产量的影响,3.污水管道中硫化物产生的数学模型建立。研究结果表明:(1)污水流速的增加会使污水管道中硫化氢的产量增加。通过在不同流速下进行实验,结果表明,污水流速的增加会使得污水管道中硫化物及硫化氢产量的增加,同时还会加速溶解在污水中的硫化氢逸出到顶部空间的过程,当污水管道中污水的流速变大,污水中的硫化物从污水中逸出到污水管道顶部空间中的比率也随之增加。(2)污水管道中沉积物的增加会导致污水管道顶部空间中硫化氢气体含量的升高。通过在不同的沉积物占比情况下进行模拟实验,结果表明,沉积物中含有大量的硫酸盐还原菌,这部分硫酸盐还原菌能够利用污水中的有机物和硫酸盐在无氧的环境下将硫酸盐还原成硫化物进入污水中,进一步扩散进入到污水管道顶部空间中。因此污水管道中的沉积物增多时,增加了污水管道中的硫酸盐还原菌数量,进而增加了污水管道中硫化物的产生。(3)通过理论分析,建立起非满流污水管道硫化氢气体产出模型。该模型在沉积物占污水管道体积小于30%的情况下,能够很好的预测污水管道中硫化物的产量,在污水流速为0.4m/s和0.2m/s的情况下模拟值与实测值的相关系数分别为R2=0.7464和R2=0.6032。在沉积物所占污水管道体积很小(小于10%)的情况下,沉积物并未对污水管道中硫化物的产生起到明显的促进作用。

关键词：污水管道硫化氢沉积物非满流硫酸盐还原菌