基于CFD的MBR模拟仿真
发布时间：2021-02-21 09:06
膜生物反应器（MBR）是由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理技术。膜污染一直是阻碍MBR发展的重要因素。本文针对如何预防和控制MBR膜污染展开研究,应用计算流体力学（CFD）软件包中的Fluent软件,建立了以中空纤维膜丝为研究对象的MBR三维仿真模型,并应用该模型模拟了MBR对污水处理的过程。CFD软件包中的Fluent软件,是目前国际上比较流行的商业软件,该软件内置了丰富的物理模型和先进的算法,可以用来模拟各种复杂的流场问题。本文在对中空纤维膜丝进行研究时,发现膜丝的膜壁布满了微小孔洞,而在Fluent软件内置的物理模型中,多孔介质模型可以用来模拟表面含有众多孔洞的固体材料。所以,本文应用Fluent软件建立了以中空纤维膜丝为研究对象的MBR三维多孔介质模型,并在该模型上模拟了MBR对污水进行处理后产出再生水的过程。根据某污水厂提供的MBR实际运行数据,以污水的黏性值为初始值,依次计算出污水的流动模型,水的流速,以及多孔介质模型中的黏性阻力系数,并应用CFD数值算法中的有限体积法,计算出MBR再生水的黏性值,将计算结果与污水厂的出水水质标准进行对比,证明了本文以中空纤维膜...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FluentLauncher对话框设置
个处理器进行计算。这里也可以根据电脑ＣＰＵ的配置进行选择。??点击Ｓｈｏｗ?Ｍｏｒｅ?Ｏｐｔｉｏｎｓ，展开“Ｆｌｕｅｎｔ?Ｌａｕｎｃｈｅｒ”窗口以显示更多选项??如图３－２所不：??ｙ?Ｓｈｏｗ?Ｆｅｗｅｒ?Ｏｐｔｉｏｎｓ??Ｇｅｎｅｒａｌ?Ｏｐｔｉｏｎｓ?Ｐａｒａｌｌｅｌ?Ｓｅｔｔｉｎｇｓ￣Ｉ?Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ一?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ??Ｖｅｒｓｉｏｎ???ｐＴＳ－Ｏ－Ｏ?ｐｙ］?□?Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔ?Ｏｎｌｙ??Ｗｏｒｋｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ??Ｃ：?＼Ｕ?ｓｅｒｓＮＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒ??Ｆｌｕｅｎｔ?Ｒｏｏｔ?Ｐａｔｈ??Ｄ：＼ＡＮＳＹＳＩｎｃＷｉｍＷｉｅｎｒ?——?Ｓ?固回??［ｒ１?Ｕｓｅ?Ｊｏｕｒｎａｌ?Ｆｉｌｅ??图３－２?Ｆｌｕｅｎｔ?Ｌａｕｎｃｈｅｒ对话框设置??Ｇｅｎｅｒａｌ?Ｏｐｔｉｏｎｓ中的具体结构如下：??Ｖｅｒｓｉｏｎ：从下拉列表中选择一个版本。这里将显示ＡＮＳＹＳ?Ｆｌｕｅｎｔ安装中存??在的所有可用的ＡＮＳＹＳ?Ｆｌｕｅｎｔ版本。??Ｗｏｒｋｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ：指定当前的工作目录，或者单击以浏览目录结构。??Ｆｌｕｅｎｔ?Ｒｏｏｔ?Ｐａｔｈ：指定系统上ＡＮＳＹＳ?Ｆｌｕｅｎｔ安装的位置，或者单击以浏??览目录结构。??Ｕｓｅ?Ｊｏｕｒｎａｌ?Ｆｉｌｅ：这里是为了能够使用日志文件，如果要使用日志文件自??动记录日志，可以编译用户自定义的函数，进行迭代，直到解决方案收敛，并将??结果写入日志文件并输出。??２０??
导出的ｍｓｈ网格文件。??通过Ｆｌｕｅｎｔ软件导入ｒａｓｈ网格文件后，接下来需要检查网格，依次点击菜??单Ｍｅｓｈ－＞Ｃｈｅｃｋ，在Ｆｌｕｅｎｔ控制台窗口中可以生成网格的所有信息，包括网格??的区域范围是多少，体积统计以及连通性信息。这里最容易出问题的是网格的两??个参数，分别是ｍｉｎｉｍｕｍ?ｖｏｌｕｍｅ和ｍｉｎｉｍｕｍ?ｆａｃｅ?ａｒｅａ。如果其中一个参数的??值为负数，需要将该网格重新在前处理器中进行修复以减少计算区域的非物理离??散。??Ｆｌｕｅｎｔ软件提供了较多的模型供仿真使用，包括层流模型，多相流模型，??离散相模型，多孔介质模型，换热器模型，能量方程，湍流模型，辐射模型，组??成传输模型，融化和凝固模型，噪声模型等。应用比较广泛的是湍流模型和层流??模型。??流体的流动分为两种，一种是层流流动，另一种是湍流流动，其主要判断的??依据是雷诺数，雷诺数是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。如果雷诺数??小于２０００，流体的流动为层流，否则为湍流，本次课题中采用的就是层流模型。??操作界面如图３－３所示：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜生物反应器在污水处理中的应用研究[J]. 刘丰源,辛嘉英. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]仿蜂巢形多孔介质模型内流体流动数值模拟研究[J]. 蒋静智,马莉营,崔海亭,彭培英,朱海荣. 功能材料. 2018(08)
[3]管式膜生物反应器在污泥减量化中的应用[J]. 刘恩华,王泽瑞,丁晓惠. 天津工业大学学报. 2018(03)
[4]MBR的发展及其应用分析[J]. 王红梅. 绿色环保建材. 2018(03)
[5]多孔介质平板通道与空通道的速度分布和温度分布的解析解[J]. 逯彦红,段国林. 工程热物理学报. 2018(03)
[6]多孔介质-自由流界面应力跳跃条件下流动特性解析解[J]. 李琪,赵一远,胡鹏飞. 力学学报. 2018(02)
[7]多孔介质孔隙率对气液两相流场的影响[J]. 陈军强,孙三祥,张占东,邵振宇. 工业用水与废水. 2018(01)
[8]基于多孔介质模型的空气滤清器阻力特性[J]. 卢进军,孙阳,李继新,乔梦华,李文超. 系统仿真技术. 2018(01)
[9]多孔介质中浆液动界面扩散规律及工程应用研究[J]. 刘人太,冯啸,李术才,李庆跃,李卫,苗双平,郑卓,李夏. 应用基础与工程科学学报. 2018(01)
[10]晶格Boltzmann方法中流体力的计算[J]. 闻炳海,张超英,方海平. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(07)
硕士论文
[1]斜板沉淀装置性能测试与ICEM-CFD网格划分[D]. 张媛媛.郑州大学 2018
[2]CFD模拟SMBR中的水力学特征研究[D]. 李惠.东华大学 2017
[3]外压浸没式中空纤维膜清洗过程数值模拟分析[D]. 王姚武.天津工业大学 2017
[4]CFD软件与地理信息系统（GIS）耦合技术在城市交通污染物扩散中的应用研究[D]. 焦小雨.重庆交通大学 2016
[5]计算流体力学对膜生物反应器的模拟与优化研究[D]. 汪正霞.东华大学 2015
[6]多孔介质气液两相流流型及流型识别[D]. 赵忠南.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3044135
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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个处理器进行计算。这里也可以根据电脑ＣＰＵ的配置进行选择。??点击Ｓｈｏｗ?Ｍｏｒｅ?Ｏｐｔｉｏｎｓ，展开“Ｆｌｕｅｎｔ?Ｌａｕｎｃｈｅｒ”窗口以显示更多选项??如图３－２所不：??ｙ?Ｓｈｏｗ?Ｆｅｗｅｒ?Ｏｐｔｉｏｎｓ??Ｇｅｎｅｒａｌ?Ｏｐｔｉｏｎｓ?Ｐａｒａｌｌｅｌ?Ｓｅｔｔｉｎｇｓ￣Ｉ?Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ一?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ??Ｖｅｒｓｉｏｎ???ｐＴＳ－Ｏ－Ｏ?ｐｙ］?□?Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔ?Ｏｎｌｙ??Ｗｏｒｋｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ??Ｃ：?＼Ｕ?ｓｅｒｓＮＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒ??Ｆｌｕｅｎｔ?Ｒｏｏｔ?Ｐａｔｈ??Ｄ：＼ＡＮＳＹＳＩｎｃＷｉｍＷｉｅｎｒ?——?Ｓ?固回??［ｒ１?Ｕｓｅ?Ｊｏｕｒｎａｌ?Ｆｉｌｅ??图３－２?Ｆｌｕｅｎｔ?Ｌａｕｎｃｈｅｒ对话框设置??Ｇｅｎｅｒａｌ?Ｏｐｔｉｏｎｓ中的具体结构如下：??Ｖｅｒｓｉｏｎ：从下拉列表中选择一个版本。这里将显示ＡＮＳＹＳ?Ｆｌｕｅｎｔ安装中存??在的所有可用的ＡＮＳＹＳ?Ｆｌｕｅｎｔ版本。??Ｗｏｒｋｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ：指定当前的工作目录，或者单击以浏览目录结构。??Ｆｌｕｅｎｔ?Ｒｏｏｔ?Ｐａｔｈ：指定系统上ＡＮＳＹＳ?Ｆｌｕｅｎｔ安装的位置，或者单击以浏??览目录结构。??Ｕｓｅ?Ｊｏｕｒｎａｌ?Ｆｉｌｅ：这里是为了能够使用日志文件，如果要使用日志文件自??动记录日志，可以编译用户自定义的函数，进行迭代，直到解决方案收敛，并将??结果写入日志文件并输出。??２０??
导出的ｍｓｈ网格文件。??通过Ｆｌｕｅｎｔ软件导入ｒａｓｈ网格文件后，接下来需要检查网格，依次点击菜??单Ｍｅｓｈ－＞Ｃｈｅｃｋ，在Ｆｌｕｅｎｔ控制台窗口中可以生成网格的所有信息，包括网格??的区域范围是多少，体积统计以及连通性信息。这里最容易出问题的是网格的两??个参数，分别是ｍｉｎｉｍｕｍ?ｖｏｌｕｍｅ和ｍｉｎｉｍｕｍ?ｆａｃｅ?ａｒｅａ。如果其中一个参数的??值为负数，需要将该网格重新在前处理器中进行修复以减少计算区域的非物理离??散。??Ｆｌｕｅｎｔ软件提供了较多的模型供仿真使用，包括层流模型，多相流模型，??离散相模型，多孔介质模型，换热器模型，能量方程，湍流模型，辐射模型，组??成传输模型，融化和凝固模型，噪声模型等。应用比较广泛的是湍流模型和层流??模型。??流体的流动分为两种，一种是层流流动，另一种是湍流流动，其主要判断的??依据是雷诺数，雷诺数是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。如果雷诺数??小于２０００，流体的流动为层流，否则为湍流，本次课题中采用的就是层流模型。??操作界面如图３－３所示：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜生物反应器在污水处理中的应用研究[J]. 刘丰源,辛嘉英. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]仿蜂巢形多孔介质模型内流体流动数值模拟研究[J]. 蒋静智,马莉营,崔海亭,彭培英,朱海荣. 功能材料. 2018(08)
[3]管式膜生物反应器在污泥减量化中的应用[J]. 刘恩华,王泽瑞,丁晓惠. 天津工业大学学报. 2018(03)
[4]MBR的发展及其应用分析[J]. 王红梅. 绿色环保建材. 2018(03)
[5]多孔介质平板通道与空通道的速度分布和温度分布的解析解[J]. 逯彦红,段国林. 工程热物理学报. 2018(03)
[6]多孔介质-自由流界面应力跳跃条件下流动特性解析解[J]. 李琪,赵一远,胡鹏飞. 力学学报. 2018(02)
[7]多孔介质孔隙率对气液两相流场的影响[J]. 陈军强,孙三祥,张占东,邵振宇. 工业用水与废水. 2018(01)
[8]基于多孔介质模型的空气滤清器阻力特性[J]. 卢进军,孙阳,李继新,乔梦华,李文超. 系统仿真技术. 2018(01)
[9]多孔介质中浆液动界面扩散规律及工程应用研究[J]. 刘人太,冯啸,李术才,李庆跃,李卫,苗双平,郑卓,李夏. 应用基础与工程科学学报. 2018(01)
[10]晶格Boltzmann方法中流体力的计算[J]. 闻炳海,张超英,方海平. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(07)
硕士论文
[1]斜板沉淀装置性能测试与ICEM-CFD网格划分[D]. 张媛媛.郑州大学 2018
[2]CFD模拟SMBR中的水力学特征研究[D]. 李惠.东华大学 2017
[3]外压浸没式中空纤维膜清洗过程数值模拟分析[D]. 王姚武.天津工业大学 2017
[4]CFD软件与地理信息系统（GIS）耦合技术在城市交通污染物扩散中的应用研究[D]. 焦小雨.重庆交通大学 2016
[5]计算流体力学对膜生物反应器的模拟与优化研究[D]. 汪正霞.东华大学 2015
[6]多孔介质气液两相流流型及流型识别[D]. 赵忠南.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3044135
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