掺气条件下洞塞水气二相混合泄流溶解氧行为特性研究
为了研究洞塞水气二相混合泄流欠饱和溶解氧对流扩散行为特性,揭示掺气量、洞塞尺寸等参数对溶解氧浓度恢复的影响规律。本文首先建立了洞塞水气二相混合泄流溶解氧对流扩散的室内试验模型,观测流速、压力和溶解氧浓度的分布。然后建立了洞塞水气二相混合泄流溶解氧对流扩散三维数学模型,并采用物理模型试验数据对数学模型进行了验证。利用该数学模型分别计算不同进口溶解氧浓度,掺气量,雷诺数、洞塞长度,洞塞内径等参数条件下,洞塞水气二相混合泄流溶解氧浓度恢复情况,并对相同参数下直管和洞塞水气二相混合泄流的溶解氧浓度恢复情况进行了比较。最后对大尺度洞塞水气二相混合泄流的溶解氧输移进行了计算分析。 计算结果表明,在进口溶解氧浓度相同的情况下,进口气体体积分数越大,洞塞水气二相混合泄流中溶解氧浓度增量越大。但溶解氧浓度变化幅度要小于对应的进口气体体积分数变化幅度。在进口溶解氧浓度相同的前提下,进口溶解氧浓度与饱和溶解氧浓度差值越大,进口气体体积分数越大,溶解氧浓度增量越大。相同进口溶解氧浓度和进口气体体积分数下,雷诺数越小,洞塞水气二相混合泄流中溶解氧浓度增量越大。 相同复氧距离下,洞塞水气二相混合泄流溶解氧浓度增量要大于直管的增量,尤其是当进口溶解氧浓度值较小,进口体积分数较大时,影响更加明显。在进口气体体积分数相同的条件下,随着进口溶解氧浓度增加,洞塞水气二相混合泄流溶解氧浓度增量与直管的差值减小。随着进口气体体积分数的增加,进口溶解氧浓度越小,洞塞水气二相混合泄流溶解氧浓度增量与直管的差值越大。 在洞塞内径不变和其它水力参数相同的情况下,随着洞塞长度的增大,溶解氧浓度的增量变大。在进口溶解氧浓度,进口体积分数一定的条件下,溶解氧浓度增量随着洞塞内径的减小而增大。在一定条件下,大尺度洞塞水气二相混合泄流溶解氧浓度在洞塞段达到一个极大值,并形成超饱和输氧状态。流出洞塞段后,沿程逐渐降低并趋于稳定。 本文的研究结果可以为水气二相混合泄流溶解氧的对流扩散研究和洞塞泄流的环境友好运行提供技术支持和参考依据。
洞塞泄流;水气混合物;溶解氧浓度;气体体积分数;对流扩散行为
中国海洋大学
硕士
水利工程
尹则高;程东升
2011
中文
TV131.34;TV132.1
81
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）