給水管網(wǎng)交叉型節(jié)點(diǎn)非完全混合水質(zhì)模型的研究.pdf

1、給水管網(wǎng)是城市的血管，流淌著城市的生命之水。EPANET工具包是目前給水管網(wǎng)建模公認(rèn)的水力水質(zhì)運(yùn)行工況模擬的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。然而該軟件的水質(zhì)計(jì)算模型是以節(jié)點(diǎn)完全混合為前提，模擬管網(wǎng)水質(zhì)分布存在較大誤差。
　　給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)混合規(guī)律對(duì)給水管網(wǎng)水齡的計(jì)算、預(yù)測(cè)給水管網(wǎng)中化學(xué)物質(zhì)的分布情況、給水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布置、給水管網(wǎng)的日常運(yùn)行維護(hù)和管理、提高給水管網(wǎng)水質(zhì)模型精度、管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，為給水管網(wǎng)信息化和智能化提供堅(jiān)實(shí)的

2、理論和模型支撐。
　　為研究交叉型節(jié)點(diǎn)處的混合規(guī)律，根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量守恒和節(jié)點(diǎn)物質(zhì)質(zhì)量守恒，定義交叉型節(jié)點(diǎn)混合評(píng)價(jià)指標(biāo)L*。L*可以定量的表示管道節(jié)點(diǎn)混合的程度，更準(zhǔn)確的描述節(jié)點(diǎn)混合的情況，為節(jié)點(diǎn)混合的研究提供理論基礎(chǔ)。研究進(jìn)口雷諾數(shù)之比ReS/W和出口雷諾數(shù)之比ReE/N對(duì)給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)混合的影響。
　　實(shí)際給水管網(wǎng)交叉型節(jié)點(diǎn)有多種連接形式，建立給水管網(wǎng)十字節(jié)點(diǎn)、雙T節(jié)點(diǎn)、H節(jié)點(diǎn)幾何模型，劃分網(wǎng)格，運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行CFD

3、數(shù)值模擬；構(gòu)建給水管網(wǎng)單節(jié)點(diǎn)混合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)以Nacl為示蹤劑，對(duì)給水管網(wǎng)十字節(jié)點(diǎn)、雙T節(jié)點(diǎn)、H節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)比，研究交叉型單節(jié)點(diǎn)非完全混合規(guī)律，并將試驗(yàn)結(jié)果與國(guó)外實(shí)驗(yàn)和EPANET模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。CFD數(shù)值模擬可以描述交叉型節(jié)點(diǎn)混合規(guī)律。
　　利用響應(yīng)曲面法（RSM），對(duì)中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的工況進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，建立高顯著性的給水管網(wǎng)十字節(jié)點(diǎn)、雙T節(jié)點(diǎn)（L=D、5D、10D）、H節(jié)點(diǎn)（L

4、=D、5D、10D）混合水質(zhì)二次模型，反映進(jìn)口雷諾數(shù)比和出口雷諾數(shù)比對(duì)節(jié)點(diǎn)混合的交互影響。
　　根據(jù)響應(yīng)曲面法建立的給水管網(wǎng)交叉型節(jié)點(diǎn)不完全混合水質(zhì)模型，通過(guò)程序編寫(xiě)對(duì)傳統(tǒng)EPANET節(jié)點(diǎn)完全混合模型進(jìn)行改進(jìn)。利用EPANET和改進(jìn)EPANET構(gòu)建3-3節(jié)點(diǎn)給水管網(wǎng)模擬模型，通過(guò)靜態(tài)溶質(zhì)輸運(yùn)模擬和動(dòng)態(tài)溶質(zhì)輸運(yùn)模擬，比較改進(jìn)后的EPANET節(jié)點(diǎn)混合模型與傳統(tǒng)EPANET節(jié)點(diǎn)完全混合模型的不同。
　　構(gòu)建4-4節(jié)點(diǎn)給水管網(wǎng)混合實(shí)