城市污水排污调节阀调节性能研究

发布时间：2017-09-30 15:20

  本文关键词：城市污水排污调节阀调节性能研究

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【摘要】：城市污水管网中的调节阀经过长期的使用会因固体颗粒和纤维状杂质附着在阀芯与阀座表面,而使其调节精度和调节性能下降,进而影响污水处理设备的正常运行。本文将城市污水视为单相均质非牛顿幂律流体模型,以阀芯和阀座具有剪切作用的V形调节球阀作为污水调节阀来研究。V形调节球阀多用于清水调节,应用于污水管网后其流量及调节特性的变化情况,相关研究还很少。 本文通过FLUENT软件的数值模拟并结合计算,得到了介质为清水和污水模型时调节阀不同开度下的流场、流量、流量系数、流阻系数等。通过对模拟结果的分析,得到清水模型在V形开口后方产生了较大范围的回流,且速度影响区域大于污水模型；清水模型的流量系数约为剪切稀化流污水模型的1.18～1.60倍,剪切稀化流模型的流阻系数约为清水的1.35～2.50倍。清水模型的流量系数约为剪切稠化流污水模型的1.19～1.94倍,剪切稠化流污水模型在调节阀开度为20%-100%时的流阻系数约为清水的1.41～2.54倍,开度为10%时,约为清水模型的3.76倍。清水模型各开度下的流速、流量系数的模拟值大于污水模型,流阻系数小于污水模型,这主要是由于本文将污水中污物的存在归结为介质的粘度特性之中后,使得污水粘度增大,流速变小,流阻系数增大。在开度为10%时,污水的流阻系数较大主要是由于在V形开口后方产生了大尺度的低速漩涡和紊动分离回流区等因素综合引起的。剪切稀化流污水模型各开度下的流速、流量系数大于剪切稠化流模型。 通过理论推倒得出介质为污水时的V形调节球阀在不同开度下的流量及流量系数计算方法,并得到了其理论计算值。通过对比数值模拟值与理论值,得到污水模型的理论值大于数值模拟值,其原因是由于理论方法采用当量直径的方法,忽略了流通截面变化产生的回流、涡流及棱边对流体产生的边界层分离等原因所致。介质为污水时的理论与数值模拟相对流量特性曲线走势一致,说明理论方法适合排污调节阀流量特性分析,V形调节球阀适合城市污水调节,且调节特性接近等百分比流量特性。 本文通过对清水模型与污水模型的数值模拟结果,得到将清水V形调节球阀引入污水管网后,调节阀各开度下的流量系数减小,流阻系数增大,调节阀的流通能力下降。若要将清水调节阀引用到污水管道,相同开度下需增大阀芯处的流体通道。这些结果为工程人员在选择排污管网调节阀时提供了支撑依据。
【关键词】：城市污水 排污调节阀 流量系数 流阻系数 调节性能
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU992.2;TH134
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 课题的研究目的和意义10-12
• 1.1.1 研究目的10-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 课题的国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外发展现状12-13
• 1.2.2 国内发展现状13-14
• 1.3 研究内容14
• 1.4 课题的创新性14-16
• 第2章 V形调节球阀的结构及特性16-24
• 2.1 V形调节球阀的结构及特点16-19
• 2.2 调节阀的流量特性19-23
• 2.2.1 可调比19
• 2.2.2 流量特性19-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 幂律流体V形调节球阀的流变特性与流量系数24-37
• 3.1 非牛顿流体的分类24-27
• 3.1.1 非时变性非牛顿流体24-26
• 3.1.2 时变性非牛顿流体26-27
• 3.2 幂律流体的本构方程27-28
• 3.3 幂律流体圆管层流的动量平衡方程28-29
• 3.4 幂律流体圆管层流的流速分布29
• 3.5 幂律流体的流态判定29-31
• 3.6 调节阀内幂律流体的紊流流动31-33
• 3.6.1 幂律流体圆管内速度分布31-33
• 3.6.2 幂律流体圆管流动平均流速33
• 3.7 幂律流体的V形调节球阀等百分比流量方程33-34
• 3.8 幂律流体调节阀流量系数34-36
• 3.8.1 幂律流体的V形调节球阀的压力损失34
• 3.8.2 调节阀的流量系数34-36
• 3.9 本章小结36-37
• 第4章 幂律流体的排污调节阀数值模拟37-47
• 4.1 FLUENT软件的基本结构37-38
• 4.2 基本假设38
• 4.3 建立模型38-40
• 4.3.1 数学模型的建立38-40
• 4.3.2 三维模型的建立40
• 4.4 排污调节球阀的数值模拟40-46
• 4.4.1 数值模拟模型的网格划分与边界条件41
• 4.4.2 数值模拟计算41
• 4.4.3 排污调节阀内部流场分析41-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 排污调节阀流量特性与阻力特性分析47-52
• 5.1 流量特性分析47-50
• 5.1.1 流量系数分析47-48
• 5.1.2 理论与数值模拟相对流量系数分析48-50
• 5.2 阻力特性分析50-51
• 5.3 本章小结51-52
• 全文总结52-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录59

【参考文献】

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本文编号：948916