基于CFD的水产养殖水体固液旋流分离装置流场模拟与参数优化

发布时间：2020-06-15 16:46

【摘要】：随着养殖规模的不断提升,水产养殖面临水质资源破坏、病害逐年增多、沿海工业用地挤压和国家倡导节能减排等压力,亟需构建经济、有效的养殖水处理设施。其中旋流器因其处理能力大,购置、运行成本低廉等优点,在水产养殖中具有良好应用前景。但由于养殖水中悬浮颗粒物密度与水密度相近,粒径分布范围很大,使得养殖水中悬浮颗粒物的旋流去除存在一定的难度,去除效率不高。本文以甲鱼养殖水体为对象,设计了水产养殖水体固液旋流分离装置的主要结构和尺寸,建立了旋流分离装置流场的CFD模型,研究了参数变化对旋流分离装置分离性能的影响。优化旋流分离装置参数,提高装置分离性能;以数值模拟指导物理试验,提高开发效率,节约试验成本,为水产养殖中固液旋流分离装置的设计和研究提供参考与科学依据。论文主要结果如下:1.针对测定的养殖水固体悬浮颗粒物参数,根据工业上旋流分离装置的研究,确定了水产养殖旋流分离装置的主直径、入口、底流口和溢流口尺寸、结构等主要参数。2.建立了旋流分离装置流场的CFD模型,利用RSM模型模拟旋流分离装置内湍流作用,Mixture模型描述装置内多相流运动。将模拟结果与试验结果进行了对比,模拟结果与试验结果具有较好的一致性,证明了建立的CFD模型的可靠性良好。3.柱段高度和锥段锥角两个基本结构参数变化会影响旋流分离装置的流场分布、压力降、分流比和分离结果。锥角的变化对于底流水体的影响较大,对于溢流水体的影响较小。锥段锥角取大锥角(90°～120°)时,旋流分离装置对固体颗粒的分离效果较好。柱高的变化对底流水体,溢流水体都有较大的影响。柱段高度取2D时(D为旋流分离装置主直径),旋流装置对固体颗粒的分离性能较优。锥段锥角取90°,柱段高度取2D时,旋流分离装置分离效率为27.18%。4.入口流量和入口浓度两个基本工作参数对旋流分离装置的分离性能存在影响。定量地分析了参数改动对于流场分布、压力降、分流比和分离结果影响情况。入口流量、入口浓度的变化对底流水体,溢流水体都有较大的影响。在保证生产效率的情况下,减小入口流量,降低入口浓度,可提高固体颗粒的分离效果。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S969

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本文编号：2714713