氧化沟水力特性及断面优化的的数值模拟研究

发布时间：2020-11-03 02:47

　　 氧化沟工艺在我国的污水处理领域有着广泛的应用,这是由于氧化沟工艺具有良好的脱氮除磷效果,耐冲击负荷强,出水水质稳定,但同时氧化沟具有复杂的水力学特性。将计算流体力学模拟软件应用于氧化沟的模拟研究,可以快速准确地获取氧化沟内的水力学特性,并且可以研究水力学特性参数的变化对氧化沟处理效率与稳定运行的的影响,对设备的调节、氧化沟的设计与优化具有一定的指导意义。论文使用Fluent软件建立了氧化沟工艺的模型,对氧化沟进行了水力学特性的模拟,主要结论如下:(1)对氧化沟建立了气液两相流模型,其中紊流模型选用了 RNGk-ε模型,多相流模型选用了 VOF模型,曝气转盘转动区域的模拟选用了动参考系模型(MRF)。提取了氧化沟模型直道段5个断面共25条测线的纵向速度分量,弯道段2个断面共10条测线的纵向、横向、垂向的速度分量,并与实测值进行了对比分析,结果表明纵向流速与垂向流速的模拟值与实测值具有较高的吻合度,弯道处横向流速的模拟值与实测值虽有一定的偏差,但能够大致反应出横向流速沿高度方向的变化规律,模拟结果具有一定的可靠性;可以将RNGk-ε模型、VOF模型、动参考系模型应用于氧化沟气液两相流的数值模拟研究。(2)研究了氧化沟内曝气转盘四种不同的浸没比对氧化沟流场结构、垂向流速分布、气体体积分数分布的影响,得到了曝气转盘最优浸没比为1/2～1/3。(3)由于在传统矩形断面的氧化沟的底部容易发生污泥淤积的现象,在本次研究中,将氧化沟的矩形断面进行了优化,设计了“U形”、“U1形”、“U2”形三种断面,并对不同断面形式的氧化沟进行了模拟研究,并从流场结构、气相分布以及能量转移的角度进行对比分析,确定了氧化沟的最优断面形式为“U2形”断面。(4)在满足氧化沟生化反应需氧量的前提下,研究了曝气转盘三种不同的开启方式对流速分布以及气体体积分数分布的影响,通过比选确定了“工况三”的开启方式为最佳的开启方式。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X703
【部分图文】：

图 3-1 模型尺寸Figure 3-1 Model size格划分立的氧化沟模型，直道段与弯道段均采用结构性网格，保证了网格质量。盘区域的旋转运动，对该区域采用较小的尺寸进行网格划分。总网格型的计算区域图、计算区域的三维网格图、二维网格图分别如下图所示图 3-2 计算区域图Figure 3-2 Computational domain

图 3-1 模型尺寸Figure 3-1 Model size划分的氧化沟模型，直道段与弯道段均采用结构性网格，保证了网格质区域的旋转运动，对该区域采用较小的尺寸进行网格划分。总的计算区域图、计算区域的三维网格图、二维网格图分别如下图所

图 3-1 模型尺寸Figure 3-1 Model size格划分立的氧化沟模型，直道段与弯道段均采用结构性网格，保证了网格盘区域的旋转运动，对该区域采用较小的尺寸进行网格划分。型的计算区域图、计算区域的三维网格图、二维网格图分别如下图 3-2 计算区域图Figure 3-2 Computational domain
【参考文献】

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本文编号：2867987