[发明专利]基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法

摘要

本发明公开了一种基于物模试验与数值模拟的污水扩散器长度确定方法，包括以下步骤：步骤一、初步估算扩散器的长度；步骤二、确定扩散器中包含的上升管数量；步骤三、利用数值模拟进行污水扩散效果分析；步骤四、利用物理模型进行污水近区的扩散效果模拟；步骤五、扩散器的水力数值模拟；步骤六、扩散器的水力物理模型试验，水力特性好的长度即为最终确定的长度。本发明从污水扩散与水力出流两方面分析，弥补了传统方法过于单一，计算结果无法验证的缺陷，通过本发明方法确定的扩散器长度，能够保证污水的稀释扩散效果，也能实现污水的正常出流，能够保障排海工程的高效运行；同时本发明方法的结果能够为建设单位节约成本，具有良好的经济效益。

主权项

一种基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法，包括以下步骤：步骤一、初步估算扩散器的长度：根据初始稀释度要求和海流稀释能力，确定扩散器最小长度Lmin和扩散器最大长度Lmax： L min = 1.1 × S H × Q e V - - - ( 1 ) L max = 1.724 × 1.1 × S H × Q e V - - - ( 2 ) 式（1）和式（2）中：S为初始稀释度；Qe为实测的污水最大流量，其单位是m3/s；H为喷口距水面的距离，其单位是m；V为余流流速，其单位是cm/s；步骤二、确定扩散器中所包含的上升管的数量：在步骤一确定的扩散器最小长度Lmin和扩散器最大长度Lmax范围内，按照扩散器上上升管间距为5～8米，确定几个不同长度的扩散器及其所包含的上升管的数量；步骤三、利用数值模型进行污水稀释扩散效果的模拟：利用丹麦水动力研究所的ΜΙΚΕ21模型对步骤二所确定的几个不同长度的扩散器进行染污物稀释扩散效果模拟分析，从中优选出扩散面积大的3～6个不同长度的扩散器；步骤四、利用物理模型进行污水近区的染污物扩散效果的模拟：利用矩形水槽作为物理模型，对步骤三确定的3～6个不同长度的扩散器进行污水近区内的污染物稀释扩散效果模型分析，从中优选出污染物稀释扩散效果好的2个不同长度的扩散器；步骤五、扩散器的水力数值模拟：利用FLUENT软件对步骤四确定的2个不同长度的扩散器进行扩散器水力数值模拟，判断上述2个不同长度的扩散器的主管流速是否大于不淤流速，喷口出流不均匀度是否小于10%，将满足主管流速大于不淤流速，且喷口出流不均匀度小于10%的扩散器进行下一步试验；步骤六、扩散器的水力物理模型试验分析：按照污水排放量、模型材料及试验场地的面积、供水、退水条件，选用几何比尺为1:5～15 的正态模型进行试验，水力特性好的扩散器的长度即为最终确定的长度。