网格絮凝池数值模拟及实验研究

发布时间：2018-09-17 11:23

【摘要】：本文通过FLUENT软件对网格絮凝池内的流场进行数值模拟,对不同的网孔尺寸、边壁格挡设置情况、进水流量、竖井间过水孔洞高度进行模拟对比分析,并以湍动能、湍动能耗散率、涡旋速度梯度作为评价指标;截取不同方向、不同位置、不同高度的特征线,分析各特征线上速度变化情况。同时将数值模拟与混凝实验相联系,分析在不同水力条件下的网格絮凝池中的流场特性对混凝效果的影响,可得出以下结论:(1)通过对絮凝池全流场的数值模拟研究,得出网孔设置为6×6mm时效果相对较好,网孔设置为15×15mm时效果相对较差;当进、出水竖井采用不同网孔尺寸时,得出进水竖井采用密网孔且出水竖井采用疏网孔效果较好,与在实际生产中反应前段需要密网格,中段需要疏网格,后段不要网格相适应;絮凝池内边壁处不设置格挡时与边壁设置格挡作比较,前者紊动范围及能量利用率相对较大,更有利于混凝效果的提高,故在实际工程中可在边壁处不安放格挡;相较网孔尺寸改变而言,进水流量的变化对于絮凝池池内流态的影响并不明显,所以在实际应用中网孔尺寸的设计仍是优化网格絮凝池的研究重点;对于不同的反应阶段,其过水孔洞的高度设置也应不同,宜随着反应的进行,过水孔洞高度应逐渐增加。(2)对局部网格板后流场各向特征线速度变化分析,沿x方向的特征线上速度变化情况在相同位置与z方向上基本一致;边壁格挡位置因受到壁面的影响,其特征线上速度小于非边壁格挡位置,且速度波动较为剧烈;随进水流量的增大,特征线速度值的波动幅度相应增加,但各特征线上速度变化趋势基本不变;对比不同网孔尺寸在相同条件下特征线整体速度大小,得出6×6mm㧐4×4mm㧐15×15mm;不同网孔尺寸的非边壁格挡位置处由于格挡下方涡旋区域的存在,特征线上速度会距网格板距离的增加呈现先减小后上升的趋势,而边壁格挡位置及网孔位置特征线会呈现先上升后减小最后趋于稳定的特征;分析特征线上的x、y、z方向上速度,得出y方向上速度相对较大,且与合速度变化趋势基本一致。(3)从混凝实验数据上分析,当网孔尺寸为6×6mm时,浊度去除率最高,混凝效果最好,网孔尺寸为15×15mm时出水效果最差,与数值模拟分析结果一致;PAC投加量的增加会使出水效果相应提高;当进水流量处于相对较小范围时,药剂与原水混合较为充分,混凝效果较好,当处于较大进水流量范围时,对絮体造成的剪切作用大,且反应时间过短,混凝效果较差。
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【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU991.22

【参考文献】