往复流中射流的流态研究 Flow behavior of jet in reversing flow.pdfVIP

第1期 水 利 水 运 工 程 学报 No-1 ANDENGINEERING Mar·2009 2009年3月HYDRO-SCIENCE 往复流中射流的流态研究 马 健1’2 8000) (1．浙江大学土木工程系。浙江杭州310027；2．台州市公路管理处，浙江台州31 摘要：为研究近海水域的排污扩散规律，推导r往复流中射流流团运动轨迹与计算式．对排污工程进行概化， 给出厂模型的边界条件与数值模拟的工况。利用重组化群紊动能一紊动耗散率紊流模型，对往复流中射流流态 进行了模拟，验正J，数值模拟结果，研究了射流流速分量等值线分布。采用半经验半理论的方法分析了射流流 团涡心运动规律．结果表明，受横流控制，射流：轴方向流速分量W等值线(简称：射流埘等值线)在对称面上手 形对称，形成两排并行的流团。流团在运动过程中互相掺混，形成Y状外形．在；剖面上射流加等值线形成一对 同心圆．得到j，流团涡心运动轨迹z与z分量随时间t变化的函数关系式． 关 键 词：往复流；射流；流态；等值线 中图分类号：TVl35．2 文献标识码：A 近海水域同时受潮汐与波浪影响，会形成典型的往复流．：【：业废水、城市污水等在近海水域的排放过程 可以简化为射流在往复流中的扩散，故研究射流在往复流中的流态具有现实意义．在实验研究方面，Sharp… 二维水平非浮力射流在行进波中的扩散规律进行了研究．Anwar等人”2利用热线流速仪测量了潮流的流速 场，揭示r往复流动的流速变化规律．陈道毅拍3利用二维LDV测速系统测量了回荡横流中垂向射流在不同 时刻的流速场特性，并分析了射流的流态转变过程．王立新…借助流动图像显示技术获得了水槽中模拟的 潮流底部和侧边射流的总体形态，并与同流流场的特性进行r比较．陈朝泉”。利用数字图像和PLIF技术研 究r{乍恒定潮流垂向多孔射流的浓度场特性．在数值模拟方面，刘成等∽。引对长江口水域的污水扩散进行 了数值模拟．前人主要对在静止水域或恒定横流中的射流扩散特性进行了研究，对非恒定横流中的射流流动 特性研究相对较少．本文利用数值模拟的方法，对纯射流在往复横流中近场的流动规律进行研究，揭示射流 的掺混扩散机理及流场结构，推导了射流∞等值线涡心的运动方程． 1 RNG k-e紊流模型及数值算法 1．1 RNG．j}咿紊流模型 不同紊流模型采用不同的假定与推导方式，有各自的适用范围．由于射流具有较强的各向异性，为了获 得更精确的结果，采用能较好地模拟应变大和流线弯曲度大的流动问题的重整化群(RNG)k一占紊流模型…1 进行计算． 连续方程： 塑+塑生：o 0t 戤f 收稿日期：2008—05一13 基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(批准号NCET—04—0525) 万方数据 第1期 马 健 ：往复流中射流的流态研究 41 (2) dI dxi d茗i 、a茗． a并 J 动量方程：堕竽+堕专生一眠a__2p+立#xjfL(肛+川(警+詈1／】 式中：p为压力(Pa)；p为分子动力黏性系数；以：g笋K2为紊动黏性系数，其中q：。．。85． 后掘 掣+掣=剖∽叫‘,,I眠Ok．1+G节 (3) 9． 式中：G：以f丝+垫1孚；．|}为紊动动能；盯^：o．717 、a菇i a算i，d石7 占方程：