河流連續(xù)彎道處岸邊和中心排污的數(shù)值模擬.pdf

1、當(dāng)前，全球范圍內(nèi)水資源的短缺和水體的污染已日益引起人們的嚴(yán)重關(guān)切。隨著人口的增長(zhǎng)，工業(yè)化速度的加快，以及由于人類某些活動(dòng)引起的生態(tài)平衡的破壞，使全球大部分江河湖海的污染問(wèn)題成為整個(gè)人類所面臨的嚴(yán)峻而急待解決的問(wèn)題。從我國(guó)來(lái)看，海河，黃河，松花江，淮河水系的污染已成了令人堪憂的現(xiàn)實(shí)。去年吉化引起的松花江水體嚴(yán)重污染的事件更為人們敲響了警鐘。不同學(xué)科的科技工作者都從不同的角度積極尋求解決問(wèn)題的途徑和方法，共同探索水資源利用、保護(hù)相協(xié)調(diào)與可持

2、續(xù)發(fā)展的原理。數(shù)值模擬就是研究河流水污染的一種節(jié)省開支，方便快捷的方法。本文用實(shí)驗(yàn)室連續(xù)彎道來(lái)模擬天然河流，通過(guò)C＋＋編程和使用計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)室連續(xù)彎道在湍流情況下的岸邊排污和中心排污進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算得到了速度場(chǎng)，濃度場(chǎng)等物理量。 在深度平均的理論下，用渦量流函數(shù)方程代替連續(xù)方程和動(dòng)量方程，并和標(biāo)準(zhǔn)k-e方程，濃度方程，以及相應(yīng)的邊界條件一起建立了完整的數(shù)學(xué)模型。這樣避開了壓力項(xiàng)的影響。在兩岸邊界的處理上使用壁函數(shù)。

3、 由于復(fù)雜的幾何邊界給數(shù)值模擬帶來(lái)不便。通過(guò)數(shù)值求解泊松偏微分方程來(lái)實(shí)現(xiàn)從直角坐標(biāo)系下復(fù)雜的幾何區(qū)域到擬曲線坐標(biāo)系下規(guī)則幾何外形的變換，同時(shí)生成規(guī)則的矩形網(wǎng)格用于計(jì)算。再將規(guī)則矩形網(wǎng)格上的計(jì)算值映射回彎道的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。 采用有限分析法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限體積法和SIMPLE壓力修正對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值離散，最后用TDMA方法求解。計(jì)算結(jié)果和文獻(xiàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。 最后，采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)相同情況進(jìn)行了數(shù)值模