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，工業(yè)化速度的加快，以及由于人類某些活動引起的生態(tài)平衡的破壞，使全球大部分江河湖海的污染問題成為整個人類所面臨的嚴(yán)峻而急待解決的問題。從我國來看，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。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題的途徑和方法，共同探索水資源利用、保護相協(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。本文用實驗室連續(xù)彎道來模擬天然河流，通過C＋＋編程和使用計算流體力學(xué)軟件對實驗室連續(xù)彎道在湍流情況下的岸邊排污和中心排污進行了數(shù)值模擬，計算得到了速度場，濃度場等物理量。 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)值模擬帶來不便。通過數(shù)值求解泊松偏微分方程來實現(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，同時生成規(guī)則的矩形網(wǎng)格用于計算。再將規(guī)則矩形網(wǎng)格上的計算值映射回彎道的對應(yīng)點。 采用有限分析法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限體積法和SIMPLE壓力修正對數(shù)學(xué)模型進行數(shù)值離散，最后用TDMA方法求解。計算結(jié)果和文獻及實驗數(shù)據(jù)吻合良好。 最后，采用計算流體力學(xué)軟件FLUENT對相同情況進行了數(shù)值模