水动力计算

本计算按《热水锅炉水动力计算方法》进行

本锅炉只对省煤器及其给水管道（水泵后）进行水动力计算

1．省煤器的阻力计算△H 1

1.1由径d n =50mm=0.05m,每道管强度l 1=1m,共21根，全长l=21m 。180°弯

头20个

1.2省煤器管子水流速W fw =0.304m/s(热力计算提供) 1.3 管内水平温度t av =79.5℃（热力计算担供） 1.4雷诺数

R e =ρW fw μ

n d =41.6×103

式中ρ水密度，查表972.3kg/m 3 μ水动力粘度系数355×10-6Pa ?s d n 为0.05m

1.5沿程摩擦阻力系数λ（按4000＜R e ＜350 d n /k=2187.5×103)

λ=

2

71.341?

?? ?

?

R d L n g =0.022

式中R 管子粗糙度若d n 取mm,K 值为0.08mm. 1.6 180°弯头向阻力系数每个ζ

10

=2.2 ζ1=ζ

10

ZO=44

集箱进出口局部阻力系数ζ2=2×(1.1+0.7)=3.6 1.7水在省煤器管内流动阻力

△H 1=（ρζζλ?++Z

w d l

fw n 2

21)2=2553.7 Pa

2.进水管及其附属管件阀门的阻力△H 2

进水管中的阀门止回阀（ζ

v1

=2）2个，截止阀或闸阀（ζ

v2

=0.25）3个。

管长按L=10m, λ取0.022 (d n =50mm=0.05m)

△H 2=（ρζζλ?++Z

w Z d l

fw V V n 2

21)3=411.1 Pa

3.水泵至锅筒入水口的总阻力△H

△H=K （△H 1+△H 2）=3557.8 P a =0.036 MPa K 流量系数取1.2 4.选用给水泵

型号 DG6-25×6 （配Y13ZS2-2 电机N=7.5KW ） Q=3.75 m 3/h H=145～153m(1.42～15Mpa)

介质（水）动力计算书（汇总表）

第三章--螺旋桨基础理论及水动力特性

第三章螺旋桨基础理论及水动力特性 关于使用螺旋桨作为船舶推进器的思想很早就已确立，各国发明家先后提出过很多螺旋推进器的设计。在长期的实践过程中，螺旋桨的形状不断改善。自十九世纪后期，各国科学家与工程师提出多种关于推进器的理论，早期的推进器理论大致可分为两派。其中一派认为：螺旋桨之推力乃因其工作时使水产生动量变化所致，所以可通过水之动量变更率来计算推力，此类理论可称为动量理论。另一派则注重螺旋桨每一叶元体所受之力，据以计算整个螺旋桨的推力和转矩，此类理论可称为叶元体理论。它们彼此不相关联，又各能自圆其说，对于解释螺旋桨性能各有其便利处，然亦各有其缺点。 其后，流体力学中的机翼理论应用于螺旋桨，解释叶元体的受力与水之速度变更关系，将上述两派理论联系起来而发展成螺旋桨环流理论。从环流理论模型的建立至今已有六十多年的历史，在不断发展的基础上已日趋完善。尤其近二十年来，由于电子计算机的发展和应用，使繁复的理论计算得以实现，并促使其不断完善。 虽然动量理论中忽略的因素过多，所得到的结果与实际情况有一定距离，但这个理论能简略地说明推进器产生推力的原因，某些结论有一定的实际意义，故在本章中先对此种理论作必要介绍，再用螺旋桨环流理论的观点分析作用在桨叶上的力和力矩，并阐明螺旋桨工作的水动力特性。至于对环流理论的进一步探讨，将在第十二章中再行介绍。 §3-1 理想推进器理论 一、理想推进器的概念和力学模型 推进器一般都是依靠拨水向后来产生推力的，而水流受到推进器的作用获得与推力方向相反的附加速度(通常称为诱导速度)。显然推进器的作用力与其所形成的水流情况密切有关。因而我们可以应用流体力学中的动量定理，研究推进器所形成的流动图案来求得它的水动力性能。为了使问题简单起见，假定： （1）推进器为一轴向尺度趋于零，水可自由通过的盘，此盘可以拨水向后称为鼓动盘(具有吸收外来功率并推水向后的功能)。 （2）水流速度和压力在盘面上均匀分布。 （3）水为不可压缩的理想流体。 根据这些假定而得到的推进器理论，称为理想推进器理论。它可用于螺旋桨、明轮、喷水推进器等，差别仅在于推进器区域内的水流断面的取法不同。例如，对于螺旋桨而言，其水流断面为盘面，对于明轮而言，其水流断面为桨板的浸水板面。 设推进器在无限的静止流体中以速度V A前进，为了获得稳定的流动图案，我们应用运动 260

污水处理技术之常见的污水处理工艺计算公式(精选.)

污水处理技术之常见的污水处理工艺计算公式 北极星环保网讯:本文收集了最常见的AO脱氮工艺的计算书，工艺流程为格栅—调节池—AO—二沉池，每一个流程都有相应的计算书汇总，仅供大家参考！ 格栅 1、功能描述 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎石、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。按照栅栅条的净间隙，可分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（3~10mm）。 2、设计要点 设置格栅的目的是拦截废水中粗大的悬浮物，首先废水的水质选择栅条净间隙，然后废水的水量和栅条净间隙来计算格栅的一些参数（B、L），得到的这些参数就可以选择格栅的型号。工业废水一般采用e=5mm,如造纸废水、制糖废水、制药废水等。采用格栅的型号一般有固定格栅、回转式机械格栅。 3、格栅的设计 （1）栅槽宽度

（2）过栅的水头损失：

式中： h1——过栅水头损失，m ； h0——计算水头损失，m ； g ——重力加速度，9.81m/s2 k ——系数，格栅受污染堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3； ξ ——阻力系数，与栅条断面形状有关，，当为矩形断面时，β= 2.42。（其他形状断面的系数可参照废水设计手册） （3）栅槽总高度： 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。 式中： H ——栅槽总高度，m ； h0 ——栅前水深，m ； g ——栅前渠道超高，m，一般用0.3m。 （4）栅槽总长度：

调节池 1、功能描述 调节池主要起到收集污水，调节水量，均匀水质的作用。 2、设计要点 调节池的水力停留时间（HRT）一般取4-6h；其有效高度一般取4-5m，设计时，按水力停留时间计算池容并确定其规格。 3、调节池设计计算：

计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用_王福军--阅读笔记

计算流体动力学(简称CFD)是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科，通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到对物理问题研究的目的。它兼有理论性和实践性的双重特点。 第一章节 流体流动现象大量存在于自然界及多种工程领域中，所有这些过程都受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律的支配。本章向读者介绍这些守恒定律的数学表达式，在此基础上提出数值求解这些基本方程的思想，阐述计算流体力学的任务及相关基础知识，最后简要介绍目前常用的计算流体动力学商用软件。 计算流体动力学((Computational Fluid Dynamics简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为:把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。 CFD可以看做是在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制卜对流动的数值模拟。通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定旋涡分布特性、空化特性及脱流区等。还可据此算出相关的其他物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外，与CAD联合，还可进行结构优化设计等。 1.1.2计算流体动力学的工作步骤 采用CFD的方法对流体流动进行数值模拟，通常包括如下步骤: (1)建立反映工程问题或物理问题本质的数学模型。具体地说就是要建立反映问题各个量之间关系的微分方程及相应的定解条件，这是数值模拟的出发点。没有正确完善的数 学模型，数值模拟就毫无意义。流体的基本控制方程通常包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程，以及这些方程相应的定解条件。 (2}}寻求高效率、高准确度的计算方法，即建立针对控制方程的数值离散化方法，如有限差分法、有限元法、有限体积法等。这里的计算方法不仅包括微分方程的离散化方法及求解方法，还包括贴体坐标的建立，边界条件的处理等。这些内容，可以说是c}}的核心。 (3})编制程序和进行计算。这部分工作包括计算网格划分、初始条件和边界条件的输入、控制参数的设定等。这是整个工作中花时间最多的部分。由于求解的问题比较复杂，比如Na}ier-Stakes方程就是一个讨，分复杂的非线性方程，数值求解方法在理论上不是绝对完善的，所以需要通过实验加以验证。正是从这个意义上讲.数值模拟又叫数值试验。应该指出，这部分工作不是轻而易举就可以完成的。 4})显示计算结果。计算结果一般通过图表等方式显示，这对检查和判断分析质量和结果有重要参考意义。 以上这些步骤构成了CFD数值模拟的全过程。其中数学模型的建立是理论

《计算流体动力学分析》学习报告

《计算流体动力学分析》学习报告 计算流体力学基础： 本章主要讲解流体动力学的核心思想以及流体动力学的控制方程。 1、计算流体动力学（Computational Fluid Dynamic ）基本思想：把原来在时间和空间上的连续的物理量，用一系列离散点上的变量值来代替，通过一定的原则和方式建立变量之间的代数方程式，求解之后获得变量的近似值。 2、CFD 控制方程： 质量守恒方程 0)·=?+??u t ρρ（ 动量守恒方程（Navier-Stokes 方程） Fz z y x z u w div t w F z y x y u v div t v F z y x x u u div t u zz zx zx y zy yy xy x zx yx xx +??+??+??+??-=+??+??+??+??+??-=+??+??+??+??+??-=+??τττρρρτττρρρτττρρρ)()()()()()( 能量守恒方程 T p S gradT c k div T u div t +=+??)()(T ( ρρ） S T 为粘性耗散项。 方程含有u ，v ，w ，p ，T 和ρ六个未知量，所以还需要一个方程组，才能使其封闭，而这个方程组就是联系P 和ρ的状态方程组：P=（ρ，T ）。 组分质量守恒方程（在一个系统中，可能存在质的交换，或者存在化学组分时使用。） ()s s s s S c grad D div c u div t +=+??)()(c (s ρρρ ） 为便于对控制方程进行计算和分析，对CFD 控制方程写成通用格式： ()S z z y y x x z w y v x u t S grad div u div t +??Γ??+??Γ??+??Γ??=??+??+??+??+Γ=+??)()()()()()())()(φφφφρφρφρρφφφρρφ 依次为瞬态项，对流项，扩散项和源项。 3、湍流控制方程 三维的N-S 方程无论对于层流还是湍流都是是使用的，但由于直接求解三维瞬态的控制方程，对计算机的内存和速度要求很高，因此在工程上广为采用的方法是对瞬态的N-S 方程进行实践平均处理，同时补充反应湍流特性的其他方程，例如湍动能方程以及湍流耗散率方程

非线性水动力导数的数值计算与研究

第41卷 第1期2017年2月 武汉理工大学学报（交通科学与工程版） Journal of W uhan U niversity of Technology (T ransportation Science & Engineering) Vol. 41 No. 1 Feb.2016 非线性水动力导数的数值计算与研究& 赵小仨u徐海祥1>2) (高性能船舶技术教育部重点实验室1:1武汉430063)(武汉理工大学交通学院2)武汉430063)摘要：针对船舶的非线性运动难以界定和非线性运动难以预报的问题，以供应船为研究对象，采用 C F D商用软件F L U E N T，结合动网格技术对大振幅平面运动机构试验进行数值模拟，通过对比不 同工况的流场压力云图，分析得出供应船水动力达到非线性的振幅范围.设计供应船非线性运动的试验方案，分别模拟不同频率时的大漂角斜航运动及大振幅的纯纵荡、纯横荡、纯首摇、组合运 动，拟合得到接近零频率的非线性水动力导数. 关键词：非线性水动力；大振幅P M M试验；数值计算；供应船 中图法分类号：U661. 33 doi：10. 3963/j. issn. 2095-3844. 2017. 01. 014 〇引言 船舶操纵性与船舶航行安全紧密相关，是重 要的水动力性能之一.近些年，国际海事组织（in- ternational m aritim e organization, IM O)前后颁布了 A. 751(18)和MSC. 137(76)号决议，针对船 舶操纵性的问题提出了明确的要求，并建议各国 政府机构按要求执行.SIM M A N2008和SIM- M AN 2014 的研讨会，评估T C F D(co m p u tatio n- al fluid dynam ics, C F D)方法预报船舶操纵性的 能力?第 25 届 IT T C(international tow ing tank conference，IT T C)操纵会议对现有的船舶操纵性预报方法做了总结.总之，船舶操纵性能越来越 受到造船界的重视[>3]. 水动力导数对船舶操纵性的预报至关重要.目前，通过平面运动机构试验（planar motion mechanism test,PM M)确定船舶水动力导数是最可靠的方法之一.从SIM M AN2008发布了针 对三个标准船模进行的P M M试验的实验数据以 来，国内外学者开始对C F D模拟P M M试验进行 探究?T u rnock等[4_12]用C F D软件模拟小振幅P M M试验，求取线性水动力导数；Toxopeus 等?^建立非线性水动力模型，模拟大振幅 P M M试验，求取非线性水动力导数. 虽然许多学者对数值模拟P M M试验做了大 量研究工作，但是迄今没有一个定量的标准来判断船模的运动是否达到非线性范畴，相关文章也 较少.评判船舶的运动是否达到非线性，不仅取决 于运动参数，还与船型等因素有关.文中将以供应 船为研究对象[17]，通过数值模拟船模不同运动幅 值的P M M试验，分析出供应船水动力达到非线性的运动幅值范围.在此基础上，设计试验工况，计算零频率附近的非线性水动力导数. 1数学模型 研究船舶在大振幅下的操纵运动，用线性水 动力模型很难准确的表达船舶所受到的水动力，为了更准确的描述船舶的运动，须考虑运动状态 的非线性项[18].根据经验，在粘性类流体动力和力矩的泰勒级数展开式中保留至三阶项，对描述 船舶在常速域中的运动已足够精确. 1)流体惯性力（矩 收稿日期：2016-12-14 赵小仨（1989—）：女，工学硕士，实验员，主要研究领域为船舶水动力研究 国家自然科学基金项目（61301279, 51479158)、中央高校基本科研业务费专项资金项目（163102006)资助

第二章计算流体力学的基本知识

第二章计算流体力学的基本知识 流体流动现象大量存在于自然界及多种工程领域中，所有这些工程都受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律的支配。这章将首先介绍流体动力学的发展和流体力学中几个重要守恒定律及其数学表达式，最后介绍几种常用的商业软件。 2.1计算流体力学简介 2.1.1计算流体力学的发展 流体力学的基本方程组非常复杂，在考虑粘性作用时更是如此，如果不靠计算机，就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。20 世纪30～40 年代，对于复杂而又特别重要的流体力学问题，曾组织过人力用几个月甚至几年的时间做数值计算，比如圆锥做超声速飞行时周围的无粘流场就从1943 年一直算到1947 年。 数学的发展，计算机的不断进步，以及流体力学各种计算方法的发明，使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性，这又促进了流体力学计算方法的发展，并形成了"计算流体力学" 。 从20 世纪60 年代起，在飞行器和其他涉及流体运动的课题中，经常采用电子计算机做数值模拟，这可以和物理实验相辅相成。数值模拟和实验模拟相互配合，使科学技术的研究和工程设计的速度加快，并节省开支。数值计算方法最近发展很快，其重要性与日俱增。 自然界存在着大量复杂的流动现象，随着人类认识的深入，人们开始利用流动规律来改造自然界。最典型的例子是人类利用空气对运动中的机翼产生升力的机理发明了飞机。航空技术的发展强烈推动了流体力学的迅速发展。 流体运动的规律由一组控制方程描述。计算机没有发明前，流体力学家们在对方程经过大量简化后能够得到一些线形问题解读解。但实际的流动问题大都是复杂的强非线形问题，无法求得精确的解读解。计算机的出现以及计算技术的迅速发展使人们直接求解控制方程组的梦想逐步得到实现，从而催生了计算流体力

上计算水力学课的心得

上计算水力学课的心得 水利水电学院水力学及河流动力学 胥慧1030201016 摘要：首先通过计算水力学这门课程的学习，联想到不规则的平面图形面积的求解；还简要说明了从中学到的内容，着重说明了离散的有关问题；最后阐述了自己对这门课程的几点意见。 关键词：面积，区域离散，控制方程离散，意见 1、不规则图形面积求解 上计算水力学这门课程时，我突然想起小时候学过对于一个边界形状不规则的平面图形面积问题的求解方法。当时是先把那个不规则的平面图形誊画在一个透明的玻璃板上，再把一张事先做好的1cm×1cm方格纸铺在玻璃板下边，先记录一下不规则图形里显示完整的小方格数目，对于不完整的小方格，正好满半个格算的两个算一个格，大于半个格计一个格，不满半个格的舍去，这样相加在一起就是这个不规则的几何图形的近似面积。同样的办法，再分别用0.5cm×0.5cm 的方格纸和0.1cm×0.1cm的方格纸对不规则图形面积进行计算。结果不言而喻，必然是用0.1cm×0.1cm的方格纸得到的近似解更接近真实解。通过缩短方格纸的边长，来实现接近真实解的方法。用类比的方法学习了计算水力学这门课。2、学到的内容 在以前的学习中我了解到，描述流体流动及传热等物理问题的基本方程为偏微分方程，想要得它们的解析解或者近似解析解，在绝大多数情况下都是非常困难的，甚至是不可能的，就拿我们熟知的Navier-Stokes方程来说，现在能得到的解析的特解也就70个左右。通过学习计算水力学这么课程，我知道对这些问题进行研究，可以借助于现在已经相当成熟的代数方程组求解方法，对于这种方法简单来说就是将连续的偏微分方程组及其定解条件按照某种方法遵循特定的规则在计算区域的离散网格上转化为代数方程组，以得到连续系统的离散数值逼

计算流体力学课后题作业

课后习题 第一章 1.计算流体动力学的基本任务是什么 计算流体动力学是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。 2.什么叫控制方程？常用的控制方程有哪几个？各用在什么场合？ 流体流动要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。如果流动包含有不同组分的混合或相互作用，系统还要遵守组分守恒定律。如果流动处于湍流状态，系统还要遵守附加的湍流输运方程。控制方程是这些守恒定律的数学描述。 常用的控制方程有质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分质量守恒方程。质量守恒方程和动量守恒方程任何流动问题都必须满足，能量守恒定律是包含有热交换的流动系统必须满足的基本定律。组分质量守恒方程，在一个特定的系统中，可能存在质的交换，或者存在多种化学组分，每种组分都需要遵守组分质量守恒定律。 4.研究控制方程通用形式的意义何在？请分析控制方程通用形式中各项的意义。 建立控制方程通用形式是为了便于对各控制方程进行分析，并用同一程序对各控制方程进行求解。

各项依次为瞬态项、对流项、扩散项、源项。 6.CFD商用软件与用户自行设计的CFD程序相比，各有何优势？常用的商用CFD软件有哪些？特点如何？ 由于CFD的复杂性及计算机软硬件条件的多样性，用户各自的应用程序往往缺乏通用性。 CFD商用软件的特点是 功能比较全面、适用性强。 具有比较易用的前后处理系统和其他CAD及CFD软件的接口能力，便于用户快速完成造型、网格划分等工作。 具有比较完备的容错机制和操作界面，稳定性高。 可在多种计算机、多种操作系统，包括并行环境下运行。 常用的商用CFD软件有PHOENICS、CFX、SRAR-CD、FIDAP、FLUENT。PHOENICS除了通用CFD软件应该拥有的功能外，PHOENICS软件有自己独特的功能：开放性、CAD接口、运动物体功能、多种模型选择、双重算法选择、多模块选择。 CFX除了可以使用有限体积法外，还采用基于有限元的有限体积法。用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。其优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。 SRAR-CD基于有限体积法，适用于不可压流体和可压流的计算、热力学的计算及非牛顿流的计算。它具有前处理器、求解器、后处理器三大模块，以良好的可视化用户界面把建模、求解及后处理与全部的物理模型和算法结合在一个软件包中。

水动力计算

本计算按《热水锅炉水动力计算方法》进行 本锅炉只对省煤器及其给水管道（水泵后）进行水动力计算 1．省煤器的阻力计算△H 1 1.1由径d n =50mm=0.05m,每道管强度l 1=1m,共21根，全长l=21m 。180°弯 头20个 1.2省煤器管子水流速W fw =0.304m/s(热力计算提供) 1.3 管内水平温度t av =79.5℃（热力计算担供） 1.4雷诺数 R e =ρW fw μ n d =41.6×103 式中ρ水密度，查表972.3kg/m 3 μ水动力粘度系数355×10-6Pa ?s d n 为0.05m 1.5沿程摩擦阻力系数λ（按4000＜R e ＜350 d n /k=2187.5×103) λ= 2 71.341? ?? ? ? R d L n g =0.022 式中R 管子粗糙度若d n 取mm,K 值为0.08mm. 1.6 180°弯头向阻力系数每个ζ 10 =2.2 ζ1=ζ 10 ZO=44 集箱进出口局部阻力系数ζ2=2×(1.1+0.7)=3.6 1.7水在省煤器管内流动阻力 △H 1=（ρζζλ?++Z w d l fw n 2 21)2=2553.7 Pa 2.进水管及其附属管件阀门的阻力△H 2

进水管中的阀门止回阀（ζ v1 =2）2个，截止阀或闸阀（ζ v2 =0.25）3个。 管长按L=10m, λ取0.022 (d n =50mm=0.05m) △H 2=（ρζζλ?++Z w Z d l fw V V n 2 21)3=411.1 Pa 3.水泵至锅筒入水口的总阻力△H △H=K （△H 1+△H 2）=3557.8 P a =0.036 MPa K 流量系数取1.2 4.选用给水泵 型号 DG6-25×6 （配Y13ZS2-2 电机N=7.5KW ） Q=3.75 m 3/h H=145～153m(1.42～15Mpa) 介质（水）动力计算书（汇总表）

水处理计算公式

生物处理基本公式一 项目公式说明反应速度S—底物 S y?X z? P X —合成细胞 P――最终产物 dX dS y —y 又称产率系数，mg （生物量）/mg （降 dt dt解的底物） dX S— —底物浓度，冋P S y dS X ——合成细胞浓度或微生物浓度，冋p 反应级数dS n k— —-反应速度常数，随温度而异 v kS n dt n反应级数 Ig v n IgS Igk 零级反应dS v-反应速度 v k，k，S S0 kt dt t— —-反应时间 k——-反应速度常数，随温度而异 一级反应dS v kS kS， dt k IgS Ig S o一t 2.3 零级反应dS?—2 v kS2kS2， dt 11 kt S S o 米氏方程（表示酶dX 促反应速度与底物v v max S v酶反应速度，例如v X dt K S 浓度的关系）K m o V max-—最大酶反应速度 4K44P—底物浓度 1K m11K m —-一米氏常数 v V max S V max 莫诺特方程（表示Q 微生物比增长速度max□—微生物比增长速度，V X 与底物浓度的关K s S X 系）HY M max-—□的最大值，即底物浓度很大，不影y dX v X——响微生物增长速度时的卩值 dS V s q S— —-底物浓度 K s饱和常数

生物处理基本公式二 劳伦斯迈卡蒂公式（有机物比Y q max丫q max q底物比降解速度，q 上 降解速度与底X 物浓度的关系）S q q max 又有q VS dS K s S X X dt K i反应常数，K i q max ①P〉K s时， q q max K2 - -反应常数，K2q max K s dS X q max X K dt ②K s〉p时， S q q max K S dS S X q max X S K2 dt K S 劳伦斯迈卡蒂 dS S 第一方程由：q q max X dt K s S 「dS X S 得到：——q max dt K s S 劳伦斯迈卡蒂 dX dS dX 第二方程Y K d X——微生物净增长速度 dt g dt u dt g dX dS d , Y—- ――底物利用（或降解）速度 dt g dt u dt u K d X X Y ― ―-产率系数，同y K d- 内源呼吸（或衰减）系数 T q r\p x反应器中微生物浓度 dX/□反应器中微生物比净增长速度 V9c-污泥龄，d dt g1 X V c 1 故得到：一 c Y q K d 简化版dX dS Y obs-一实际工程中，产率系数Y常以实际—Y ob测得的观测产率系数Y obs替代 dt g s dt u

计算水动力学概述

计算水动力学概述 摘要：本文回顾了计算水动力学的发展历程，总结了计算水动力学的研究内容及研究进展, 结合国内外最新的研究成果，分析了计算水动力学的未來的发展趙势及研究重点。 关键词:计算水动力学N?S方程有限元法有限差分法并行计算 0前言 1965年美国人Harlow在“科学的美国人”上发表“流体力学的计算机实验”， 用计算机模拟出卡门涡列，法国人Macagiio在咱煤”杂志发表“水力学模拟的某些新方向”，模拟计算了突然扩大管内的流动以来，电子计算机及现代计算快速发展，流 体运动的数值模拟、数值计算和计算机实验方而获得蓬勃发展，并形成流体力学新分支——计算流体力学。 计算水动力力学侧重于研究不可圧缩流体，以电子计算机作为模拟、计算或实验手段來数值地求解各种齐样的水力学问题。计算水力动力学已在水力学各个领域取得各种新的成果，引起人们极大关注。目前，水利工程中，河道水力学、水工水力学中各种水流问题，海洋动力学和水环境的污染问题、水资源问题、水处理问题、水力机械中叶栅、流道问题，计算水动力学都有所涉及。 由于实际工程问题边界几何形状的不规则和流动的非线性性质，理论分析解很难求得：因此，多采用实验手段和数值il算束解决，il算水动力学采用数值方法，它比较省钱、省时，不受模型律（比尺）限制，因此适用性强、应用而广，能得出满足匸程需要的定量结果，可以改变不同参数，做出理论分析的各种近似, 可以快速地对多方案进行比较等优点，而为工程实际方而采用获得蓬勃的发展。 1计算水动力学研究内容及进展 目前，计算水动力学的发展，数值模拟计算己经从一维、二维进入到三维, 从势流进到旋涡运动，从层流发展到紊流模拟，从恒定流进入到非恒定流，从单相水流到液、固两相流体，到液、固、气三相流体：从大范围流动到水流内部机理都有所涉及。近四十年來，计算水动力学在以下方面収得较快的进展。 非恒定流 目前，一维明渠非恒定流已有通用的程仔包，并且比较成熟。包括河网、分义河道

基于CFD的三体船水动力性能计算

基于CFD的三体船水动力性能计算 近年来,随着人们对海洋资源开发的日益迫切以及国际间领海争议的日益激烈,人们对海上运输工具——船舶提出了更高的要求。高性能船舶也越来越备受关注。 与此同时,由于计算机技术的飞速发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)发展迅速。CFD由于其设计周期短、成本低、精度高等优点,近年来已逐渐成为科研人员设计新船型的主要方法。 本文基于CFD分析软件STAR-CCM+对不同构型的三体船进行了静水阻力、静水航态、波浪总阻力、零航速横摇等水动力性能的计算研究。首先,本文对不同构型的三体船进行了0.130<Fr<0.805范围内静水阻力和静水航态的数值计算。 针对不同构型的三体船,对比分析了其试验数据和数值模拟的结果,并给出了相对误差。当三体船周边出现喷溅现象时,相对误差较大；当三体船的体积傅汝德数Fr▽较高时,其航态与排水航行状态相比发生了明显的变化。 当计算工况的体积傅汝德数Fr▽较高时,应该放开三体船相应的自由度。随后,本文对不同构型的三体船进行了遭遇频率4.0rad/s<ωe<15.7rad/s 范围内波浪总阻力的数值计算。 相同航速的情况下,在某个遭遇频率范围内三体船的波浪总阻力相对较大,低于或高于这个频率范围的波浪总阻力大致相等。波浪总阻力成分的分析结果表明：造成不同构型的波浪总阻力曲线差异的主要原因是不同构型三体船间的“压阻力”曲线的变化情况不一致；遭遇频率较大或者较小时,各阻力成分(“摩擦阻力”和“压阻力”)的变化幅值均较小,即各阻力成分的数值相对稳定。

最后,本文对不同构型的三体船进行了2.5rad/s<ωe<5.6rad/s范围内零航速横摇运动的数值计算研究。数值计算结果表明：当遭遇频率频率较小时,随着遭遇频率的减小横摇运动响应因子RAO趋于某一个常数。 当遭遇频率较大时,随着遭遇频率的增大,横摇运动响应因子RAO先增大后减小；随着遭遇频率的增大,三体船的横摇运动响应因子RAO与三体船的横向受力有相同的趋势,而且其曲线对应的峰值点和拐点相同。

水处理计算方法

1. 工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。 流量=管截面积X流速=0.002827X管径^2X流速(立方米/小时)^2：平方。管径单位：mm 管径=sqrt(353.68X流量/流速) sqrt：开平方 饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。 如果需要精确计算就要先假定流速，再根据水的粘度、密度及管径先计算出雷诺准数，再由雷诺准数计算出沿程阻力系数，并将管路中的管件（如三通、弯头、阀门、变径等）都查表查出等效管长度，最后由沿程阻力系数与管路总长（包括等效管长度）计算出总管路压力损失，并根据伯努利计算出实际流速，再次用实际流速按以上过程计算，直至两者接近（叠代试算法）。因此实际中很少友人这么算，基本上都是根据压差的大小选不同的流速，按最前面的方法计算。 2. 管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考 虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力） 以常用的长管自由出流为例，则计算公式为 H=(v^2*L)/(C^2*R), 其中H为水头，可以由压力换算， L是管的长度， v是管道出流的流速， R是水力半径R=管道断面面积/内壁周长=r/2， C是谢才系数C=R^(1/6)/n， n是糙率，其大小视管壁光洁程度，光滑管至污秽管在0.011至0.014之间取。 呵呵，计算这个比较麻烦，短管计算更麻烦，公式不好打。总之，只知道压力和管径，无法算得流速的，因为管道起始端压力一定，管道的流速和管长和糙率成反比。 3. 我公司的一个车间内自来水量不够，现需增加。 开车时用水量在60个立方以上，但现在肯定达不到 不知道是增加管径好，还是加个增压泵好？ 我的流体力学书丢了，现在没法算出60个立方，压力0.1MPa（表压）时，选用多少管径比较节能？ 主管道大概有55米，每根次管道是3米到30米不等。 请高手帮我算下，或者给出公式。 问题补充：5寸的话根据我大约的计算（算他管径全算是5寸，共90米） (100*0.03^(1/3)/(9.817*90*(1/0.03)*0.012^2))^0.5*3.14*0.06^2*3600=110.151459649598 会不会太大了？ 上面这个算是1是忽略了小管径的管子对流量的束缚；2是忽略了局部水头损失. 麻烦帮我想想看。 4. 选4"管道比较合适。保守的话就选5"的。 按照流量计算公式：V(流量)=v(流速)*0.25πD(管子内径)^2 流量V=1/60m/s 流速v取2m/s 计算得D=0.103m 当然，如果你取的流速越大管径就越小，但你给的水压力也不高，管道又比较长，所有取的2/s

计算水力学基础

计算水力学基础 李占松编著 郑州大学水利与环境学院

内容简介 本讲义是编者根据多年的教学实践，并参考《微机计算水力学》（杨景芳编著，大连理工大学出版社出版，1991年5月第1版）等类似教材，取其精华，编写而成的。目的是使读者掌握通过计算机解水力学问题的方法，为解决更复杂的实际工程问题打下牢固的计算基础。书中内容包括：数值计算基础，偏微分方程式的差分解法，有限单元法；用这些方法解有压管流、明渠流、闸孔出流、堰流、消能、地下水的渗流及平面势流等计算问题。讲义中的用FORTRAN77算法语言编写的计算程序，几乎包括了全部水力学的主要计算问题。另外，结合讲授对象的实际情况，也提供了用VB算法语言编写的计算程序。 VB程序编程人员的话 为了更好地促进水利水电工程建筑专业的同学学好《微机计算水力学》这门学科，编程员借暑假休息的时间，利用我们专业目前所学的VB中的算法语言部分对水力学常见的计算题型编制成常用程序。希望大家能借此资料更好地学习《微机计算水力学》这门课程。本程序着重程序的可读性，不苛求程序的过分技巧。对水力学中常用的计算题型，用我们现在所学的VB语言编制而成。由于编程员能力有限，程序中缺点和错误在所难免，望老师和同学及时给予批评指正。 VB程序编程人员：黄渝桂曹命凯

前言 ----计算水力学的形成与发展 计算水力学作为一门新学科，形成于20世纪60年代中期。水力学问题中有比较复杂的紊流、分离、气穴、水击等流动现象，并存在各种界面形式，如自由水面、分层流、交界面等。 由各种流动现象而建立的数学模型（由微分方程表示的定解问题），例如连续方程、动量方程等组成的控制微分方程组，多具有非线性和非恒定性，只有少数特定条件下的问题，可根据求解问题的特性对方程和边界条件作相应简化，而得到其解析解。因此长期以来，水力学的发展只得主要藉助于物理模型试验。 随着电子计算机和现代计算技术的发展，数值计算已逐渐成为一个重要的研究手段，发展至今，已广泛应用与水利、航运、海洋、流体机械与流体工程等各种技术科学领域。 计算水力学的特点是适应性强、应用面广。首先流动问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状任意，边界条件复杂，对这些无法求得解析解的问题，用数值解则能很好的满足工程需要；其次可利用计算机进行各种数值试验，例如，可选择不同的流动参数进行试验，可进行物理方程中各项的有效性和敏感性试验，以便进行各种近似处理等。它不受物理模型试验模型律的限制，比较省时省钱，有较多的灵活性。 但数值计算一是依赖于基本方程的可靠性，且最终结果不能提供任何形式的解析表达式，只是有限个离散点上的数值解，并有一定的计算误差；二是它不像物理模型试验一开始就能给出流动现象并定性地描述，却往往需要由原体观测或物理实验提供某些流动参数，并对建立的数学模型验证；三是程序的编制及资料的收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于经验与技巧。 所以计算水力学有自己的原理方法和特点，数值计算与理论分析观测和试验相互联系、促进又不能相互代替，已成为目前解决复杂水流问题的主要手段之一，尤其是在研究流动过程物理机制时，更需要三者有机结合而互相取长补短。 近三、四十年来，计算水力学有很大的发展，替代了经典水力学中的一些近似计算法和图解法。例如水面曲线计算；管网和渠系的过水或输沙（排污）能力的计算；有水轮机负荷改变时水力震荡系统的稳定性计算研究；流体机械过流部件的流道计算以及优化设计，还有洪水波、河口潮流计算，以及各种流动条件下，不同排放形式的污染物混合计算等。 上世纪70年代中期已从针对个别工程问题建立的单一数学模型，开始建立对整个流域洪泛区已建或规划中的水利水电工程进行系统模拟的系统模型。理论课题的研究中，对扩散问题、传热问题、边界层问题、漩涡运动、紊流等问题的研究也有了很大的发展，并已开始计算非恒定的三维紊流问题。 由于离散的基本原理不同，计算水力学可分为两个分支：一是有限差分法，在此基础上发展的有有限分析法；二是有限单元法，在此基础上提出了边界元法和混合元法，另外还有迎风有限元法等。

污水处理厂工艺流程设计计算

1概述 1.1 设计依据 本设计采用的主要规范及标准： 《城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》二级排放标准 《室外排水设计规范》（1997年版）（GBJ 14-87） 《给水排水工程概预算与经济评价手册》 1.2 设计任务书（附后） 2原水水量与水质和处理要求 2.1 原水水量与水质 Q=60000m3/d BOD 5 =190mg/L COD=360mg/L SS=200mg/L NH 3 -N=45mg/L TP=5mg/L 2.2处理要求 污水排放的要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》二级排放标准： BOD 5 ≤30mg/L COD≤100mg/L SS≤30mg/L NH 3 -N≤25（30）mg/L TP≤3mg/L 3污水处理工艺的选择 本污水处理厂水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》二 级排放标准，其污染物的最高允许排放浓度为：BOD 5 ≤30mg/L；COD≤100mg/L；SS≤ 30mg/L；NH 3 -N≤25（30）mg/L；TP≤3mg/L。 城市污水中主要污染物质为易生物降解的有机污染物，因此常采用二级生物处理的方法来进行处理。 二级生物处理的方法很多，主要分两类：一类是活性污泥法，主要包括传统活性污泥法、吸附—再生活性污泥法、完全混合活性污泥法、延时活性污泥法（氧化沟）、AB 工艺、A/O工艺、A2/O工艺、SBR工艺等。另一类是生物膜法，主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等工艺。任何工艺都有其各自的特点和使用条件。 活性污泥法是当前使用比较普遍并且有比较实际的参考数据。在该工艺中微生物在处理单元内以悬浮状态存在，因此与污水充分混合接触，不会产生阻塞，对进水有机物 浓度的适应范围较大，一般认为BOD 5 在150—400 mg/L之间时，都具有良好的处理效果。但是传统活性污泥处理工艺在处理的多功能性、高效稳定性和经济合理性方面已经难以满足不断提高的要求,特别是进入90年代以来,随着水体富营养化的加剧,我国明确制定了严格的氨氮和硝酸盐氮的排放标准,从而各种具有除磷、脱氮功能的污水处理工艺:如 A/O工艺、A2/O工艺、SBR工艺、氧化沟等污水处理工艺得到了深入的研究、开发和广泛的应用,成为当今污水处理工艺的主流。 该地的污水中BOD 5 在190mg/L左右,要求出水BOD 5 低于30mg/L。在出水的水质中,

计算水动力学报告

计算水动力学报告

一、计算水动力学概述 随着电子计算机的出现和现代计算机技术的飞速发展，计算流体力学作为新的流体力学分支，集合了数值模拟、数值计算和计算机实验等各方面的特性，主要针对我们日常水力学的数值求解问题。 目前，计算水动力学的发展，已经从一维、二维数值模拟进入三维数值模拟，从势流发展到漩涡运动，从层流发展到紊流模拟，从恒定流发展到非恒定流，从单相流发展到液、固两相流，再到液、固、气三相流，从大范围流动到水流内部机理等都有所研究。其中，对于非恒定流、渗流、自由面溢流、水利机械流动的水力计算、粘性流与紊流模拟的研究都有较大的进展。 二、计算水动力学原理和方法 在计算水动力学中，求解流体力学的方法一种是解析方法，一种是数值方法。对于解析方法，必须要面对基本方程的非线性性质和几何形状不规则这两个难题，这给解析求解带来了很大的困难。 随着电子计算机的发展，开始产生了适用于计算机求解的数值方法，如有限差分法、有限元法、边界积分方程法、快速变换、统计实验法等。它们主要的原理，就是将基本方程进行离散，然后通过各种优化算法，使得数值解尽量的逼近解析解的真值。

三、泊松方程的迭代求解 泊松方程为2222(x,y)u u f x u ??+=-??,(x,y)∈Ω 其边界条件(x,y)1,(x,y)u =∈?Ω，其中(){},0,1x y x y Ω=<< 3．1用菱形五点差分离散格式 如下图所示，用直角坐标系在Ω上打网格，令x y h ?=?=， xi=ih, yj=jh ,h=1/(N+1), i,j=1,2,……,N. 对泊松方程，在(),y i j x 上用五点差商格式进行二阶偏导离散，即 ()()()()22 11221,y 2,y ,y i j i j i j u u x u x u x o h x h +-???=-++? ? ? ()()()()2211221 ,y 2,y ,y i j i j i j u u x u x u x o h y h +-???=-++? ?? 将离散格式导入泊松方程，经过化简得到

生活水处理工艺计算

A2/O工艺污水计算 一、基本参数 1、设计水量Q=20m3/d 2、设计水质 ⑴进水水质 BOD5=200mg/l COD cr=200mg/l NH3-N=30mg/l TN=40mg/l TP= 3.8mg/l SS=200mg/l PH= 6~9 ⑵出水水质 BOD5=10mg/l COD cr=50mg/l NH3-N=5mg/l TN=15mg/l TP=1mg/l SS=10mg/l PH= 6~9 4、A2/O池计算 厌氧池段按停留时间控制计算，缺氧段按反硝化要求控制，好氧段按硝化要求控制，设计流量平均时20/24=0.833333m3/h 二、设计计算 1、好氧区容积计算 V1=Yθc Q(S0-S)/X v(1+K d Q c) ⑶设计污泥龄θc 首先确定硝化速率M N，因为M N与温度有关系，计算按10℃考虑。

M N=[0.47e0.098(T-15)][N/(N+10(0.05T-1.158))][O2/(K O2+O2)][(1-0.83)(7.2-PH)]=0.20893（d-1） 式中： T----计算水温，取10℃； K O2----氧的半速常数，K O2= 1.3mg/l ； N----出水NH3-N浓度，N=5mg/l（10℃）； O2----好氧池内溶解氧浓度，O2=2mg/l ； PH----PH值取7.5 θc M=1/M N= 4.786276757（d） 选用安全系数3，设计污泥龄为θc=3θc M=14.35883027（d） 考虑到脱氮任务较重，设计污泥龄取15d。比增长速率U=0.066667 按莫诺方程式：U=Umax· N/(Ks+N) ⑷好氧区容积Umax=0.208931 V1=YθcQ(S0-S)/X V(1+K dθc)= 6.979592 (m3)Ks取1--5之间1好氧区停留时间: t1=V1/Q=0.34898（d）=8.375510204（h）则出水NH3=0.46861 2、缺氧区容积计算 V2=QN T/N dn X V= 4.275058 (m3) 式中： N T----所需脱氮量，N T=16.6335mg/l ； N dn----反硝化速率， N dn=N dn·20θT-20=0.027792（kgNO2-N/kg·MLVSSV·d）； 缺氧段水力停留时间：t2=V2/Q=0.213753（d）= 5.130069（h） 3、厌氧区容积计算 V3=Qt3/24= 1.25 (m3) 式中： t3----厌氧段水力停留时间，按 1.5h计算 4、A2/O池总容积计算 V=V1+V2+V3=12.50464934 (m3)总停留时间15.00558h

计算流体动力学概述

计算流体动力学概述 作者：王福军 1 什么是计算流体动力学 计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程飞动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟。通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定旋涡分布特性、空化特性及脱流区等。还可据此算出相关的其他物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外，与CAD联合，还可进行结构优化设计等。CFD方法与传统的理论分析方法、实验测量方法组成了研究流体流动问题的完整体系，图1给出了表征三者之间关系的“三维”流体力学示意图理论分析方法的优点在于所得结果具有普遍性，各种影响因素清晰可见，是指导实验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。但是，它往往要求对计算对象进行抽象和简化，才有可能得出理论解。对于非线性情况，只有少数流动才能给出解析结果。 “三维”流体力学示意图 实验测量方法所得到的实验结果真实可信，它是理论分析和数值方法的基础，其重要性不容低估。然而，实验往往受到模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度的限制，有时可能很难通过试验力一法得到结果。此外，实验还会遇到经费投入、人力和物力的巨大耗费及周期长等许多困难。 而CFD方法恰好克服了前面两种方法的弱点，在计算机上实现一个特定的计算。就好像在