滞留水域のコアンダ効果を利用した新たな湧昇流発生法による水質浄化に関する研究

利用静止水中柯恩达效应的新型上升流产生方法进行水净化研究

基本信息

批准号：
26420506
负责人：
有田正光
金额：
$ 0.92万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26420506/
关键词：
湧昇流コアンダ効果壁面噴流密度噴流

项目摘要

H26年度は提案する湧昇流発生法の概念が妥当である事を均質流の実験と数値計算の実施によって検証した．H27年度は提案する手法が現地においても効果的である事を検証するため，現地の事例として野村ダムを取り上げたうえで，水質が悪化しやすい夏期の成層条件を実験的に再現して湧昇流の挙動を明らかにした．また，成層場を再現した数値計算を実施し，実験結果と数値計算結果が良く一致することを明らかにした．これにより，実験技術上は測定困難な湧昇流の諸量を数値計算により明らかにすることが可能となった．また，野村ダムの水質が悪化しやすい夏期で，かつ流入河川流量が少ない条件下において提案する手法によって誘起される湧昇流が水表面まで到達して上下層混合効果，引いては水質浄化効果が期待されうることが明らかにされた．なお，提案した原理を利用した湧昇流発生手法には様々な工学的手段が考えられる．本研究ではコスト面でより実用的であると考えられる湧昇流発生塔による手法を提案した．そして，提案した湧昇流発生塔の有用性を無次元指標の導入により野村ダムの現地条件を再現した実験より検証した．さらに，広範囲な水理条件での実験を実施して湧昇流が水表面まで達する限界の条件を示す曲線(水質浄化限界曲線)を示した．本研究における実験および数値計算によって提案する手法の有用性は検証されたと考える．しかし，現地において提案する手法を使用する場合の上下層混合の程度の定量的把握および水質浄化効果についての定量的な評価については残された課題である．

2016财年，我们通过均质流实验和数值计算验证了所提出的上升流生成方法概念的有效性。 2017财年，为了验证所提出的方法在现场的有效性，我们将以野村水坝为例，通过实验重现夏季水质趋于恶化时的分层条件，明确水流的行为。。我们还进行了再现分层场的数值计算，发现实验结果和数值计算结果非常吻合。这使得通过数值计算澄清难以使用实验技术测量的各种上升流量成为可能。此外，在野村水坝水质趋于恶化的夏季，在入水河流量较低的情况下，该方法诱导的上升流到达水面，在上下层之间产生混合作用，且水净化效果已被证明是可以预期的。此外，使用所提出原理的上升流生成方法可以考虑各种工程方法。在本研究中，我们提出了一种使用上升流发电塔的方法，该方法被认为在成本方面更实用。然后，通过引入无量纲指数重现野村大坝当地条件的实验验证了所提出的上升流发生塔的实用性。此外，我们在广泛的水力条件下进行了实验，并创建了一条曲线（水净化极限曲线），该曲线表示上升流到达水面的极限条件。我们相信，本研究通过实验和数值计算验证了所提出方法的有效性。然而，当在现场使用所提出的方法时，对上下层之间混合程度的定量理解以及对水净化效果的定量评估仍然存在问题。