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园林不规则池塘人工水力循环与水质改善的研究

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第一章绪论

1.1苏州园林水及其污染现状、特点

1.1.1水在古典园林中的作用

1.1.2苏州园林水污染现状及特点

1.1.3苏州园林水污染原因分析

1.2水体的修复技术

1.2.1物理方法

1.2.2化学方法

1.2.3生物修复技术

1.3水力循环与水质改善研究现状

1.3.1水体复氧理论

1.3.2异重流理论

1.3.3藻类生长理论

1.4研究背景、理论意义及应用价值

1.4.1研究背景

1.4.2研究的理论意义

1.4.3研究的应用价值

第二章拙政园水环境及水力循环系统初步设计

2.1拙政园概况

2.2拙政园水环境研究背景

2.2.1拙政园水系概况

2.2.2拙政园水质状况

2.2.3拙政园池塘水污染原因分析

2.3水力循环系统初步设计

2.3.1设计目的及内容

2.3.2水力循环系统设计基本原理

2.3.3东池塘系统设计及管线布置

2.3.4中、西池塘系统设计及管线布置

2.4本章小结

第三章不规则池塘水力循环流场数值模拟研究

3.1计算流体力学及其商用软件FLUENT

3.1.1计算流体力学概况

3.1.2 CFD商用软件FLUENT

3.2数学模型

3.2.1控制方程

3.2.2有限体积法及二维离散方程

3.2.3模型计算适用性

3.3东池塘计算模型及离散

3.4东池塘计算结果及分析

3.4.1东池塘数值模拟计算结果

3.4.2东池塘第一运行工况计算结果分析

3.4.3东池塘第二运行工况计算结果分析

3.4.4东池塘第三运行工况计算结果分析

3.5中、西池塘计算模型及离散

3.6中、西池塘计算结果及分析

3.6.1中、西池塘数值模拟计算结果

3.6.2中、西池塘第一运行工况计算结果分析

3.6.3中、西池塘第二运行工况计算结果分析

3.6.4中、西池塘第三运行工况计算结果分析

3.6.5中、西池塘第四运行工况计算结果分析

3.7本章小结

第四章园林池塘水复氧实验研究

4.1实验内容与目的

4.2气液传质理论

4.3无紊动复氧规律

4.3.1无紊动复氧实验

4.3.2无紊动复氧结果分析

4.3.3无紊动水体复氧数学模型

4.4紊动水体复氧规律

4.4.1紊动水体紊动动能分析

4.4.2紊动水体表面传质系数

4.4.3紊动水体溶氧分析结果

4.5本章小结

第五章水力循环与水质改善实验研究

5.1拙政园水质净化体系概况

5.2水质检测仪器及方法

5.3水力循环系统不同工况运行与水质改善的研究

5.3.1实验目的

5.3.2实验内容

5.3.3结果及分析

5.4水力循环系统运行与水质改善效果的研究

5.4.1实验目的

5.4.2实验内容

5.4.3结果及分析

5.4.4系统运行前后水质比较

5.5本章小结

第六章水力循环系统优化运行工况模拟研究

6.1模拟研究概况

6.1.1运行工况优化目的及内容

6.1.2运行工况优化计算模型及离散

6.2计算结果及分析

6.2.1优化运行工况数值模拟计算结果

6.2.2园林中心景观水域系统运行工况优化研究

6.2.3中、西池塘水流均匀性研究

6.3水力循环系统运行工况最优选择

6.4本章小结

第七章结论

参考文献

致谢

附录

个人简历

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摘要

水是园林的灵魂,美丽的水景是园林博得游客青睐的秀丽容颜。由于园林的特点,园林水体的水面极不规则。近年来园林水体受到不同程度的污染,加上水体滞流,复氧能力差,致使水质恶化,极大的降低了园林的观赏性。 本文以苏州园林典型代表拙政园为示范,在实验室及现场的实验基础上,阐述并探讨了:在保护世界文化遗产原有景观的条件下,对水力循环系统进行了初步设计,在该系统作用下,园林池塘水产生水流流动,水体在池塘中的交换成为可能;应用计算流体力学商用软件FLUENT数值模拟计算以人工水力循环的不同工况为背景的池塘水体流场情况,得到了在不规则园林池塘中的水流运动规律;针对园林池塘的水质,进行无紊动条件和有紊动条件的水体复氧实验,经数学拟合得到园林池塘水实验室条件下的无紊动表面传质系数及复氧速率方程,紊动水体复氧速率与水深有密切关系,表面复氧过程不仅与紊动动能有关,更取决于表面紊动动能;结合数值模拟计算流场结果,考察水力循环系统不同运行工况对水质的影响,水力循环系统的长期运行使水质得到较大改善;针对简单运行工况存在的水流问题,提出了水力循环系统运行工况的优化方案,并在软件数值模拟的基础上,提出最佳优化运行工况。 本文研究工作和研究结果,将为不规则园林池塘施行人工水力循环技术提供科学依据,对水力循环系统在园林池塘中的运行具有指导作用。

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