【摘 要】
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当供水管网中存在污染物入侵时,如何快速地明确污染物的分布情况,提出相应的应急措施是目前水务公司迫切需要解决的问题,而进行供水管网节点混合研究是分析污染物分布特征的重要
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当供水管网中存在污染物入侵时,如何快速地明确污染物的分布情况,提出相应的应急措施是目前水务公司迫切需要解决的问题,而进行供水管网节点混合研究是分析污染物分布特征的重要途径。近年来,国内外的节点混合成果基本都是考虑流态为充分发展的湍流(Re>10000),针对雷诺数小于10000的管网节点混合研究成果则较少。在用水低谷期或者是在城郊等边缘地区,管网内的流态可能处于层流、过渡流或者是未充分发展的湍流(注:以下为方便描述流态,统一表述为Re<10000的流态),系统地研究该流态区域内的节点混合特征对于完善管网水质模型,提高水质模型预测管网中生物或化学污染物的精度具有重要意义。 首先,为了定性地分析节点混合现象,本文进行了十字节点混合的可视化研究。通过直观地观察十字节点混合,我们发现在Re<10000时,保证入口雷诺数(ReS,ReW)和出口雷诺数(ReN,ReE)相等的情况下,不同的雷诺数绝对值下存在不同的节点混合情况,雷诺数绝对值影响节点混合程度。 其次,定量地研究了在Re<10000时,雷诺数绝对值和出流雷诺数比(ReN/ReE)对等管径十字节点(DN25)的节点混合程度的影响,结果表明十字节点混合具有不完全性,雷诺数绝对值和出流雷诺数比(ReN/ReE)对十字节点的混合程度影响较大。同时本文研究了管径大小对等管径十字节点混合的影响,进行了等管径十字节点(DN16/DN25/DN32/DN50)的混合模型实验,结果表明当雷诺数大于3000时,管径大小基本不会影响节点混合程度,当雷诺数小于3000时,在同一雷诺数下,管径越大,节点混合程度越好。 再次,本文研究了在Re<10000时,雷诺数绝对值、出流雷诺数比(ReN/ReE)和节点无量纲间距(L/D)对等管径双T节点(DN25)的节点混合程度的影响。结果表明雷诺数绝对值和出流雷诺数比(ReN/ReE)对双T节点的混合程度有一定影响,但是影响较小,节点无量纲间距(L/D)对混合程度的影响较大,随着节点无量纲间距(L/D)的增大,等管径双T节点混合程度变好。 最后,利用FLUENT软件模拟了等管径十字节点(DN25)的节点混合情况,模拟结果表明节点混合为不完全混合,数值模拟结果与节点模型实验结果趋势基本吻合。
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