《廢水排放擴散器近區稀釋機理及污染場分析方法研究》是依託武漢大學，由槐文信擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：廢水排放擴散器近區稀釋機理及污染場分析方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：槐文信
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國的大城市主要沿江和沿海分布，每年都會有大量的污水集中後經過簡單處理(一級處理)通過放流管和擴散器排向江河，湖泊或海洋。如何經濟而有效地提高和改善擴散器污水射流場的初始稀釋度和水面的稀釋度一直是環境工作者關注的主要問題。本課題提出的廢水排放擴散器近區稀釋機理及污染場分析方法研究，就是針對橫流和逆流中多孔射流和浮力射流展開研究。課題的立論依據是：利用多孔射流的吸附效應(Conada效應)和逆流中環境流體對射流的擴展作用和射流的初始動量作用，使污染物的近區稀釋得到大幅度提高，同時由於射流的卷吸和紊動，可迅速形成強的混合區，增大廢水的稀釋,達到污染物在近區的快速稀釋。本研究從理論、試驗和數值模擬等方面研究這兩類流動的流場特性和污染物稀釋特性，揭示該類流動提高近區稀釋度的機理和相應的污染場分析方法，為廢水排放擴散器水力設計和環境評價奠定理論基礎。
結題摘要
本項目針對逆流環境和橫流環境中射流和浮力射流摻混和稀釋機理，採用實驗室水槽實驗和數值模擬分析相結合的方法對流動結構和輸移特性進行了研究，研究成果包括：（1）基於PIV技術，在室內水槽對逆向射流進行了系列實驗研究，揭示了逆向射流的特有現象和稀釋機理，就其幾何特徵量，紊流的間隙性，紊動強度空間分布等給出了精細表達（2）開展了含沙水射流的實驗研究，給出了射流與動河床相互作用的機理描述，同時就動河床幾何特徵數學描述，給出了相應的公式；（3）建立橫流中多孔射流的精細數值模型，給出了相應的紊流數學模型的數值解，揭示了多孔射流的相互吸附效應，同時就射流近區特性給出了相應的數學描述；（4）建立了計及浮水效應的橫流中浮力射流的兩相混合數值模型，採用基於PIV實驗的測試結果對模型數值解進行了數值驗證，進而得出兩相流混合模型能正確有效地用於多孔溫水排放擴散器近區稀釋特性的研究，進而得出多孔擴散器近區稀釋度的公式，用於實際擴散器的水力設計和環境影響評價；(5) 運用大渦模擬的數值計算手段，對逆向射流的三維特性進行了詳細的分析和研究，回答了逆向射流在三維空間的擺動特點，彌補了由於試驗僅僅能測量某一平面內流場而不能認識逆向射流三維空間擺動特點的不足。(6)就錯距徑向射流近區特性進行了數值模擬，得出了其相應的稀釋度的公式以及射流幾何參數對其特性的影響。（7）對逆流環境中非圓形射流的摻混特性進行了數值分析，揭示了射流出口形狀對流動混合特性的影響。（8）對圓形壁射流進行了大渦數值模擬，揭示了圓形射流的附壁效應，以及壁面對提高近區稀釋度的貢獻。以上研究為深入研究逆向環境和橫流環境下射流和多孔浮力射流摻混機理及污染物擴散輸移機理提供理論依據，並為廢水排放擴散器的最佳化設計提供技術支持。 在本項目的資助下，取得了一系列有價值的成果，發表學術論文10餘篇，其中被SCI收錄7篇，EI收錄9篇，1項成果獲湖北省自然科學二等獎，2篇博士學位論文，其中2篇博士論文均獲湖北省優秀博士論文，項目負責人獲優博論文指導教師獎。
