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交通污染池的数值分析方法研究

作　者: 董美玲
导　师: 李友云
学　校: 长沙理工大学
专　业: 应用数学
关键词: 交通污染池 Navier-Stokes方程压力修正法(SIMPLE) 对流扩散方程 FLUENT软件最小二乘法
分类号: X734
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

对高速公路路面径流污染进行科学的分析是对其进行有效治理的基础,并且对保证社会经济的可持续发展具有重要意义。应用水动力学及污染物运动模型对路面径流流体的流动规律进行分析是研究路面径流的重要基础。本文选择广州增城至从化段的高速公路路面径流作为研究对象,建立了污染池的防治系统,其处治流程为：物理过滤碎石池→物理吸附池→化学反应池→生化池或者自然水系。本文在上述流程的基础上,依据水敏感区域的敏感性和高速公路路面径流污染特性、水污染动力学、水污染控制以及计算流体力学等相关知识,找出描述污染池中流体的流动规律的数学模型方程(即Navier-Stokes方程)以及污染物的对流、扩散、吸收规律的数学模型方程(即对流扩散吸收方程)。文章主要讨论了模型的二维情况,对二维Navier-Stokes方程及二维对流扩散吸收方程的数值解的求解方法进行了探讨,重点讨论了二维Navier-Stokes方程的压力修正法在污染池的模拟,同时提出了一种针对污染池结构特征运用二维对流扩散吸收方程来获取扩散和吸收参数的最小二乘法,在理论上进行了数值分析方法的推导。对上述模型和参数用fluent软件进行流场分析模拟并给出流体流动模拟图,分析得到浓度变化曲线图,最后利用不同模型进行对比分析,提出不同污染池的优化规律。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-20
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-14
    1.2.1 污染池工程研究概括及总结  10-12
    1.2.2 数值模拟方法研究概述  12-14
  1.3 本文的研究内容及研究意义  14-16
    1.3.1 本文的研究内容  14-15
    1.3.2 本文的研究意义  15-16
  1.4 技术路线图  16
  1.5 预备知识  16-20
第二章研究问题分析  20-27
  2.1 项目概述  20-24
    2.1.1 项目简介  20-22
    2.1.2 综合处治体系设计方案  22-24
  2.2 水动力学模型的建立  24-27
    2.2.1 数学方程组  24-25
    2.2.2 初始条件和边界条件的确立  25-27
第三章数据获取  27-34
  3.1 工程实验数据  27-32
    3.1.1 工程实验  27-28
    3.1.2 实验数据分析  28-32
  3.2 污染物浓度指标  32-34
第四章流场分析  34-50
  4.1 Navier-Stokes方程  34-36
    4.1.1 模型介绍  35-36
  4.2 压力修正法(SIMPLE)  36-45
    4.2.1 网格的选择  36-39
    4.2.2 压力修正法的基本原理  39
    4.2.3 压力修正法  39-45
  4.3 对流扩散吸收方程  45-46
  4.4 对流扩散吸收方程算法分析  46-47
  4.5 扩散及吸收系数获取模型  47-48
  4.6 最小二乘法  48-50
第五章数值分析  50-82
  5.1 FLUENT软件  50-52
    5.1.1 FLUENT软件介绍  50-51
    5.1.2 FLUENT程序求解步骤  51-52
  5.2 数值实例  52-65
    5.2.1 流场计算模拟  52-60
    5.2.2 参数获取实例及污染物扩散模拟  60-65
  5.3 对比模型实例  65-80
    5.3.1 模型一  65-73
    5.3.2 模型二  73-80
  5.4 对比模型分析  80-81
  5.5 本章小结  81-82
结论与展望  82-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
附录  88

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