毕业设计河道的弯曲度对不可分解污染物在弯曲河道中的分布的影响.doc

摘要
在本课题的研究中,应用水动力学及污染物传输耦合的数值计算的数值模型,通过建立基于二维和三维不可压缩流体Navier-Stokes方程和湍流k-ε模型的重力流及污染物数值计算的数学模型[1]来模拟河道的弯曲度对不可分解污染物在弯曲河道中的分布的影响,这对处理河道中的突发性污染事件的科学决策有一定的参考作用。由二维和三维的模拟结果可知,河道弯曲度对污染物在河道内的分布主要取决于流速和重力作用的影响。流速的改变主要出现在河道的弯曲处,这时会在弯道处出现回流区和死水区,它会阻碍密度较大的污染物的流动,使得这一侧污染物浓度较大。而在污染物随着水流往下游流动的过程中,重力作用也会显现出来。由于污染物的密度比水要大,这使得污染物在流动的过程中往河底沉降下来,继而在河道底部形成以河道中心线为对称轴的坍塌回聚式震荡的扩散过程。
关键字: 河流 污染物 环境污染 数值模拟 Fluent Gambit
Abstract
In this issue of the study, the application of hydrodynamics and contaminant transport numerical coupled numerical model, Through the establishment of two-dimensional and three-dimensional incompressible Navier-Stokes equations and fluid turbulence k-ε model of gravity flow and pollutant numerical calculation of the mathematical model [1] to simulate the distribution effection of curvature of river to indecomposable pollution in the river bend , which have some reference to deal with the sudden river pollution incidents in the scientific decision-making. By the results of two-dimensional and three-dimensional simulation,we know the river curvature to the distribution of pollutants in the river channels depends on the velocity and gravity. Velocity change was seen in the river bend, then the back river area and dead zone area will appear in the corners, it will impede the flow of pollutants in high density, making this side with large concentration of pollutants. As the pollutants flow downstream with the water,the influent of gravity will appear. As the contaminants density is larger than water, which makes the pollutants in the flow settle down to the river bottom, and then in the river bottom to form a channel for the symmetry axis of the collapse of the center line of poly-type shock return to the diffusion process.
Keywords:Rivers ,Pollutants, Environment Pollution,Numerical model,Fluent ,Gambit
 目录
目录 2
1.引言 4
1.1课题研究背景 4
1.2国内外水污染状况 4
1.3国内外水质模型研究现状 6
1.4弯曲河道污染物分布数值模拟的任务和内容 7
1.5弯曲河道污染物数分布值模拟的意义 8
2.数值计算模型 8
2.1水质模型的介绍 8
2.2.数学模型发展历史 8
2.3三维模拟污染物扩散控制方程 9
2.4模拟边界条件 12
2.5数值计算方法 13
2.6模拟预期结果 14
3 河道各段数据计算 14
3.1河道各段数据和计算公式 14
3.2河道弯曲度为10度的河道数据计算 15
3.3河道弯曲度为35度的河道数据计算 15
3.4河道弯曲度为70度的河道数据计算 15
4 基于Gambit和Fluent技术下二维河道的模拟 16
4.1Gambit软件和Fluent软件的介绍及其特点 16
4.2不同弯曲度河流的二维温度模拟 18
4.2.1河道弯曲度为10度 18
4.2.2 河道弯曲度为35度 20
4.2.3河道弯曲度为70度 21
4.2.4二维温度模拟结果分析 22
4.3不同弯曲度河流的二维速度和密度模拟 22
4.3.1河道弯曲度为10度 22
4.3.2河道弯曲度为35度 24
4.3.3河道弯曲度为70度 26
4.3.4 二维密度模拟结果分析 28
5 基于Gambit和Fluent技术下三维维河道的模拟 29
5.1 10度弯曲河流的三维污染物模拟 29
5.2 35度弯曲河流的三维污染物模拟 33
5.3 70度弯曲河流的三维污染物模拟 39
6 污染物模拟结果分析比较 44
6.1污染物模拟结果总结 44
6.2不同河道弯曲度模拟结果分析比较 44
7 结论 45
参考文献 46
致谢 46
附录 46

1.引言
1.1课题研究背景
20世纪是世界科学技术和经济水平高速发展的黄金时期,伴随着经济水平的迅速提高和世界人口的急剧膨胀,人类对环境资源的需求量也在不断增加,同时对环境的破坏也越来越严重。人类赖以生存的水资源随着水污染的日益加剧也越来越紧张。水资源的匮乏也将制约着全球经济的发展。进入21世纪之后,环境问题也越来越突出,人类的生存环境受到了更多的考验和更大的挑战,这使得环境保护这一重大课题将在未来成为世界各国发展工作中的重中之重。水作为人类的生命源泉,在社会文明的进步和工业的高速发展的过程中,水污染问题日趋严重,逐渐成为世界性的头号环境治理难题。
1.2国内外水污染状况
早在18世纪,英国由于只注重工业发展,而忽视了水资源保护,大量的工业废水废渣倾入江河,造成泰晤士河污染,基本丧失了利用价值,从而制约了经济的发展,同时也影响到人们的健康、生存。之后经过百余年治理,投资5亿多英镑,直到20世纪70年代,泰晤士河水质才得到改善。
19世纪初,德国莱茵河也发生严重污染,德国政府为此运用严格的法律和投入大量资金致力于水资源保护,经过数十年不懈努力,在莱茵河流经的国家及欧盟共同合作治理下,才使莱茵河碧水畅流,达到饮用水标准。
近些年,水质恶化也困扰着美国人。一直以来,纽约市民以自来水质纯美而自豪,其他州的面包商甚至特地使用纽约市自来水以生产货真价实的纽约圈饼。7年前寄生虫侵入密尔沃基供水系统,造成100人死亡,40万