《水平浮射流排放斷面不對稱性的發生和作用機理研究》是依託北京師範大學，由邵冬冬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水平浮射流排放斷面不對稱性的發生和作用機理研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：邵冬冬
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國近海環境的污染狀況近年來不僅沒有得到明顯好轉，局部甚至出現惡化，其中主要的污染源是陸源入海排污口排污。污水通常採用紊動浮射流的方式排放入海，而基於斷面流速和濃度分布關於中心線對稱的積分模型則廣泛用於模擬浮射流中心線軌跡和稀釋過程。然而浮射流與受納水體的不穩定分層會引起斷面不對稱，當射流初始雷諾數和密差弗汝德數較小時，還會發生流動分叉，對射流軌跡發展和稀釋過程產生顯著影響，造成傳統積分模型失效。本項目選取初始速度與浮力方向正交的水平浮射流這一典型情況，套用流動顯示、粒子圖像測速和雷射誘導螢光技術考察射流中心對稱面和一系列沿程斷面的流動形態、速度場和濃度場。通過實驗得到發生射流分叉的參數域和發生機理，建立考慮不對稱性的斷面速度和濃度分布表達式,並引入積分模型精細模擬射流軌跡和稀釋過程。研究成果將套用於水平浮射流的排放設計和混合區分析，同時也為未來排海工程的物理模型參數選取提供理論依據。
結題摘要
我國近海環境的污染狀況近年來不僅沒有得到明顯好轉，局部甚至出現惡化，其中主要的污染源是陸源入海排污口排污。污水通常採用紊動浮射流的方式排放入海，而基於斷面流速和濃度分布關於中心線對稱的積分模型則廣泛用於模擬浮射流中心線軌跡和稀釋過程。然而浮射流與受納水體的不穩定分層會引起斷面不對稱，當射流初始雷諾數和密差弗汝德數較小時，還會發生流動分叉，對射流軌跡發展和稀釋過程產生顯著影響，造成傳統積分模型失效。本項目採用PLIF技術，在前人提出的流動分叉Re-Fr參數域內開展流動顯示實驗，結果表明，在前人提出的流動分叉Re-Fr參數域並沒有出現嚴格的流動分叉，即從主射流分離發展出的一股完全獨立的流動，只出現了近似流動分叉的擬二次射流。同時，流動顯示捕捉到一系列不穩定流動現象，包括下沉羽流、擬二次射流和流動剝離現象。根據流動特徵的不同劃分了三種主要流動形態，並確定了三種流態在Re-Fr參數域的分布。同時採用經過灰度-濃度率定的PLIF實驗，定量的觀測了中低雷諾數下的負浮力射流中心對稱面上的濃度分布，並分析了沿射流中心線的濃度衰減、各下游斷面的濃度分布及射流擴展情況，並研究了Re和Fr對濃度衰減和射流擴展的影響。在實驗觀測的基礎上，本項目構建了適用於任意（正、負）浮力的傾斜浮射流積分模型和基於不對稱斷面假設的水平浮射流積分模型，與實驗觀測結果的對比表明，模型對於負浮力射流及不對稱性明顯的射流段較基於卷吸係數經驗公式和斷面對稱假設的傳統積分模型具有更好的模擬效果。研究成果將套用於水平浮射流的排放設計和混合區分析，同時也為未來排海工程的物理模型參數選取提供理論依據。此外，本項目的實驗數據和理論分析也將為浮力射流機理研究提供有益補充。
