机械搅拌澄清池的数值模拟研究

发布时间：2020-05-26 23:50

【摘要】：絮凝是水处理工艺中的重要环节,絮凝效果的好坏受水力条件的影响,因此有必要从水力条件方面对机械搅拌澄清池进行数值模拟研究。本课题以八种不同处理规模的机械搅拌澄清池为研究对象,基于CFD数值模拟方法对机械搅拌澄清池内部流场进行仿真模拟。以搅拌絮凝区域平均湍动能耗散率?、湍流动能k和涡旋速度梯度G_0为评价指标,研究机械搅拌澄清池导流室直径、出水窗高度、出水窗位置、回流缝宽度、加设扰流板、搅拌桨尺寸与数目对絮凝区域絮凝水力条件的影响。模拟结果表明:1.导流室直径会影响絮凝区域的絮凝效果,最优导流室直径对应的清水区液面负荷为3.4~3.6 m~3/(m~2.h),缩小了室外给水设计规范(GB50013-2006)中机械搅拌澄清池清水区液面负荷2.9~3.6m~3/(m~2.h)的取值范围。2.机械搅拌澄清池最优出水口高度下的出水口流速为0.05~0.075m/s。3.当第二絮凝室出水口与底板距离为1.4m时,絮凝效果最好。4.模拟得出的最优回流缝宽度均大于按照设计流速计算得出的回流缝宽度。5.在桨板面积均增加25%的情况下,增加搅拌桨宽度主要影响第一絮凝室顶部径向的湍动强度;增加搅拌桨数目能较大程度提高第一絮凝室搅拌桨周围区域的湍动强度;增加搅拌桨长度,使搅拌桨对第一絮凝室轴向上的扰动范围变大;裙板内加设扰流板对第一絮凝室的影响相对较小。模拟得到的结论可供机械搅拌澄清池工程设计和运行参考。
【图文】：

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高絮凝效果费时费力。因此，采用 CFD 数值模拟方法研究分析机械部流场的变化规律，优化机械搅拌澄清池的结构尺寸参数，提高给究的内容和路线于 CFD 技术对机械搅拌澄清池进行数值模拟，以《给水排水工程快1-给水工程》[30]中的八个规模机械搅拌澄清池为研究对象，从水力方结构尺寸参数对絮凝效果的影响，改善澄清池絮凝区域的水力条件容如下：1）确定所建模型的结构尺寸参数，建立机械搅拌澄清池模型，，确定价指标，对模拟出的澄清池内部流场进行分析。2）对不同导流室直径、出水窗高度与位置、回流缝宽度、裙板加设扰尺寸及数目等条件下的澄清池内部流场进行数值模拟，依据絮凝评价同结构尺寸参数对絮凝效果的影响，得出机械搅拌澄清池的最优结研究结果为澄清池的设计和运行提供一定参考。模拟技术路线如下图

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了保证模拟精度并从整体上分析机械搅拌澄清池导流室直径对絮凝水力条件的影响，模拟采用机械搅拌澄清池模型的整个区域，并依据工程中相关参数进行设置。机械搅拌澄清池的设计参数如下：1. 澄清池水力停留时间为 1.2~1.5h。2. 进水管流速为 1m/s 左右。三角配水槽断面按 1/2 设计流量计算，配水槽和进水孔流速为 0.5~1.0m/s 左右。3. 清水区上升流速为 0.8~1.1mm/s，低温低浊水可采用 0.7~0.9mm/s，清水区高度为 1.5~2.0m。4. 第二絮凝室的停留时间，按回流量计算时(即设计流量的 3~5 倍)为0.5~1.0min。5. 第二絮凝室和导流室流速为 40~60mm/s。6. 当池的直径较小，进水悬浮物浓度小于 1000mg/L 时，可选择人工排泥方式，池底锥角接近 45 度。当池的直径较大，或者进水悬浮物浓度较高时，采用机械刮泥方式，此时池底设计为球壳形或者平底。机械搅拌澄清池剖面图(图中尺寸以 mm 计)如图 3.1 所示：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.2

【参考文献】