Исследование процесса разбавления пассивных примесей в открытых водотоках

• Автор: Нгуен Динь Тхинь, 0
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 164 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИХ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ II

1.1. Предварительные замечания II

1.2. Аналитический обзор работ по решению уравнения турбулентной диффузии методом конечных разностей

1.3. Обзор работ по решению уравнения турбулентной диффузии аналитическим

1.4. Математические модели и методы исследования процесса разбавления пассивных примесей в открытых водотоках

1.5. Выводы и задачи исследований

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РШЕНИЯ ЗАДАЧИ РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ЧИСЛЕННЫМИ МЕТОДАМИ НА ЭВМ

2.1. Уравнение турбулентной диффузии в безразмерной форме

2.2. Анализ существующих численных методов
решения уравнения турбулентной диффузии
2.3. Формализация задач разбавления сточных вод
2.3.1. Плоская задача
2.3.2. Пространственная задача
2.3.3. Пространственная задача с учетом
поперечной циркуляции
2.4. Алгоритмы решения задачи разбавления
сточных вод в открытых водотоках
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НА ЭВМ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
3.1. Предварительные замечания
3.2. Планирование численных экспериментов на
модели процесса разбавления сточных вод
3.3. Организация эксперимента
3.4. Выбор параметров модели процесса разбавления и исследование устойчивости результатов моделирования
3.5. Анализ ошибок в исследовании разбавления сточных вод
3.6. Построение обобщающих зависимостей по результатам численного моделирования
3.6.1. Плоская задача
3.6.2. Пространственная задача
3.6.3. Пространственная задача с учетом
поперечной циркуляции
3.7. Выводы
ШВА 4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И
СОПОСТАВЛЕНИЕ С ОПЫТНЫМИ ДАННЫМИ
4.1. Оценка величины турбулентной диффузии
4.2. Сопоставление полученных материалов с
опытными данными
4.3. Рекомендации для расчета разбавления пассивных примесей в открытых водотоках
4.3.1. Задачи и порядок расчета
4.3.2. Примеры расчета
4.3.3. Сопоставление предлагаемого метода безразмерных характеристик расчета
с другими методами
4.4. Вывода
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Появление и интенсивное внедрение ЭВМ в практику анализа сложных систем требует проведения дополнительных исследований моделей и алгоритмов моделирования процесса разбавления сточных вод. Опыт разработки алгоритмов и программ анализа на ЭВМ процесса разбавления сточных вод освещен недостаточно в имеющейся литературе, отсутствуют методика моделирования и проведения имитационных экспериментов с учетом устойчивости решений. Разработать на основании критического изучения существующих способов анализа и расчета процесса разбавления сточных вод с использованием безразмерных параметров более совершенную методику, которая даст возможность получить более простые, но вместе с тем достаточно точные зависимости, удобные для проведения инженерных расчетов. ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИХ Е. В - . ГЛАВА I. В турбулентных потоках явлению пульсаций скоростей сопутствует перемешивание водных масс, примеси, попадающие в ту или иную часть водотока, увлекаются течением и под влиянием турбулентного перемешивания распространяются по всему потоку. При этом происходит процесс разбавления примесей, и в определенных условиях на более или менее значительном расстоянии от места поступления раствора или сброса промышленных или бытовых сточных вод концентрация значительно снижается, и примесь может стать практически незаметной. Разбавление сточных вод сопровождается и биологическими процессами. Размножение и гибель микроорганизмов, распад органогенных веществ, тепловые факторы и др. В результате комплекса указанных явлений происходит очищение или, как говорят, самоочищение потоков. Таким образом, очистка сточных вод в естественных условиях происходит в результате совокупности сложных физико-химических, биологических и других факторов [ ] . Гидравлическое решение задачи о процессе разбавления сточных вод предполагает установление характера распространения и степени разбавления устойчивых химических примесей, то есть таких частиц или растворов, которые не подвергаются действию биологических и тепловых факторов. В дальнейшем такие примеси будем называть пассивными. Б данной работе исследование ограничивается только изучением поведения пассивных примесей. Как уже указывалось во "Введении", общей целью диссертации является усовершенствование способа расчета разбавления пассивных примесей в открытых водотоках с помощью уравнений турбулентной диффузии. Поэтому начнем с обзора основных работ, посвященных рассматриваемой теме. Теорией турбулентной диффузии в связи с вопросами массообмена начали заниматься в первой половине XX века Ричардсон, Тейлор, Шмидт. В.М. Маккавеев. Это уравнение можно применять для анализа процесса разбавления растворенных в . Аналогичное уравнение автор предложил для решения задачи о теплопроводности при изучении зимнего режима рек. Затем В. М.Маккавеев [ ] применил выведенные уравнения для возможности измерения расхода вода в реках, используя эффект смешения раствора за счет турбулентной диффузии. Метод смешения раствора для измерения расхода заключается в следующем. В поток в течение длительного промежутка времени вводится раствор какого-либо вещества (например, поваренной соли или краски) постоянной концентрации С„ и расхода Я . Расход потока <3 определяется из условия постоянства расхода растворенного вещества в нижележащих створах. Таким образом, зная °[ , С. Для этого надо знать расстояние до створа "полного перемешивания" от места выпуска раствора. Определение же последнего требует решения уравнения (1. Автор упрощает уравнение (1. Зи . Тогда уравнение (1. Полученное выражение является уравнением математической физики, которое можно решать аналитически с помощью рядов Фурье. Еще необходимо задать величину кинематической диффузии. В.М. I*? Величину же можно определить, имея гидравлические характеристики и зная закон распределения осредненных скоростей по вертикали в данном створе потока. В.М. Маккавеев также дает указания, как учитывать влияние поперечной циркуляции на процесс перемешивания, которая появляется вследствие искривления русла в плане.