主权项 |
一种人工上升流羽流浓度的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)通过测量得到密度界面以上海水密度ρ<sub>0</sub>、密度界面以下海水密度ρ<sub>1</sub>、深层海水密度ρ<sub>d</sub>、周围海水横向流速u<sub>∞</sub>、羽流初速度u<sub>0</sub>和涌升管半径即羽流初始半径r<sub>0</sub>等参数;根据混合液体密度公式(1)和羽流被密度界面保持住必须满足的条件(2),得到羽流浓度C(x)必须满足的条件式(3),<maths num="0001" id="cmaths0001"><img file="FDA0000755240010000011.GIF" wi="1704" he="142" /></maths>其中:ρ<sub>m</sub>(x)为混合液体密度,V<sub>d</sub>(x)为羽流液体体积,V<sub>0</sub>(x)为密度界面以上海水中与羽流混合的部分海水的液体体积,V<sub>d</sub>(x)+V<sub>0</sub>(x)为羽流与周围海水混合后的液体总体积,<maths num="0002" id="cmaths0002"><img file="FDA0000755240010000012.GIF" wi="455" he="142" /></maths>ρ<sub>m</sub>(x)≤ρ<sub>1</sub> (2)<maths num="0003" id="cmaths0003"><img file="FDA0000755240010000013.GIF" wi="1131" he="130" /></maths>当羽流浓度C(x)在能被密度界面保持住的前提下,羽流浓度C(x)越大越有利于藻类生长,所以,根据公式(3),取羽流理想浓度C<sub>optimal</sub>为:<maths num="0004" id="cmaths0004"><img file="FDA0000755240010000014.GIF" wi="1136" he="130" /></maths>(2)由羽流浓度公式(5)得到理想羽流浓度公式(6),然后联立式(4)和式(6),获得羽流与密度界面的理想碰撞点x<sub>optimal</sub>处的理想半径r<sub>optimal</sub>(x<sub>optimal</sub>)如式(7):<maths num="0005" id="cmaths0005"><img file="FDA0000755240010000015.GIF" wi="1137" he="147" /></maths><maths num="0006" id="cmaths0006"><img file="FDA0000755240010000021.GIF" wi="1244" he="155" /></maths><maths num="0007" id="cmaths0007"><img file="FDA0000755240010000022.GIF" wi="1241" he="169" /></maths>其中:ζ=u<sub>0</sub>/u<sub>∞</sub>;(3)双层流的拉格朗日公式为:<maths num="0008" id="cmaths0008"><img file="FDA0000755240010000023.GIF" wi="1712" he="243" /></maths>其中,β为经验扩散系数,在双层横向流中的负浮力羽流中,我们取β≈0.17,<maths num="0009" id="cmaths0009"><img file="FDA0000755240010000024.GIF" wi="878" he="96" /></maths>r(x)为为羽流稀释后的半径,x为羽流与密度界面的碰撞点;将由步骤(2)得到的r<sub>optimal</sub>(x<sub>optimal</sub>)代入双层流的拉格朗日公式(8)中的r(x),可以得到羽流与密度界面的理想碰撞点x<sub>optimal</sub>,即:<maths num="0010" id="cmaths0010"><img file="FDA0000755240010000025.GIF" wi="1695" he="391" /></maths>(4)双层流中的羽流中心线到海平面的距离的表达式为:<maths num="0011" id="cmaths0011"><img file="FDA0000755240010000026.GIF" wi="1660" he="285" /></maths>其中:z(x)为羽流中心线到海平面的距离;z(0)为羽流中心线初始位置到海平面的距离即涌升管管口到海平面的距离;将羽流与密度界面的理想碰撞点x<sub>optimal</sub>代入双层流中的羽流中心线到海平面的距离的表达式(10)中的x后,可得到涌升管管口到海平面的理想距离z<sub>optimal</sub>为:<maths num="0012" id="cmaths0012"><img file="FDA0000755240010000031.GIF" wi="1668" he="335" /></maths>其中:H<sub>0</sub>=z(x<sub>optimal</sub>),H<sub>0</sub>为密度界面与海平面的距离;(5)通过步骤(1)‐(4)可得到涌升管管口到海平面的理想距离z<sub>optimal</sub>,将涌升管设置在理想深度z<sub>optimal</sub>处,即可实现人工上升流羽流浓度的控制。 |