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'1.Wednesday,September14,2011扩散是环境水力学的核心部分。天然河流多为紊流,紊动扩散的作用很大。扩散系数D为常数,量纲为[L2/T];一般用E来表示紊动扩散系数。费克第一扩散定律:F=-D∂C∂x费克第二扩散定律:F=-D∇C∇=∂∂x+∂∂y+∂∂z从费克定律可以看出,只要存在浓度梯度,必然产生物质的扩散。分子扩散系数D的大小,不仅与介质及物质本身的特性有关,还受到温度、压力的影响。单纯扩散:根据质量守恒定律,有∂C∂t=∂Fx∂x+∂Fy∂y+∂Fz∂z将费克第一扩散定律代入,得∂C∂t=D∇2C=-∇∙F存在的问题:在一些情况下D可能是变量,如D=f(x,y,z,C,t)时。的推导公式。。。对流扩散:假设:扩散输送在运动的流体中的情形与在静止的水中相同。总输移率(或称通量),即为对流通量与扩散通量的和:Fx=uC+(-D∂C∂x)推导。。(以一维情况为例).∂C∂t=-∇∙F=-∂Fx∂x=-∂∂xuC+D∂2C∂x2∂C∂t+∂∂xuC=D∂2C∂x2又可写为:∂C∂t+∇uC=D∇2C
∇uC=C∙∇u+u∙∇C根据流体容积守恒方程,即流体连续性。∇∙u=0故有:∂C∂t+u∙∇C=D∇2C表达成三坐标形式为:∂C∂t+u∂C∂x+v∂C∂y+w∂C∂z=D(∂2C∂x2+∂2C∂y2+∂2C∂z2)上式即为对流扩散方程。。。加入源(或汇)项的对流扩散方程:在输送过程中,加入某些质量称为源,取出某些质量称为汇。。S↓↑河流中的某些污染物质的沿程降解,在方程中表示为汇。即S"=-KC∂C∂t+u∂C∂x=D∂2C∂x2+∂2C∂y2+∂2C∂z2-KC一般在河流中,纵向流速仅考虑X向的。Y、Z向的往往忽略。即v∂C∂y,w∂C∂z可以省略。根据河道的概化情况,污染源可以分为:一元瞬时平面源、二元及三元瞬时点源、二元及三元面源。1.Thursday,September15,2011'
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