基于CFD的網格絮凝池參數優(yōu)化設計研究.pdf

1、作為水處理過程中的重要環(huán)節(jié)，絮凝效果的好壞直接影響著后續(xù)處理工藝的效果。網格絮凝池因具有占地面積少，絮凝時間短，水頭損失小等優(yōu)點而被廣泛使用。但在實際生產運行過程中，網格絮凝池的最佳設計參數尚未確定。為了提高網格絮凝池絮凝效果，優(yōu)化網格絮凝池設計參數，本文以網格絮凝池內部流場為研究對象，通過絮凝動力學研究，建立適合于數值模擬的絮凝效果評價指標，利用CFD軟件模擬網格絮凝池內部流場水力條件，優(yōu)化網格絮凝池設計參數。
　　以表征流場內

2、顆粒碰撞頻率的渦旋速度梯度G'、表征網格絮凝池流場湍流剪切力大小的湍動能k以及表征有效能耗利用率以及渦旋尺度的湍動能耗散率￡為絮凝效果評價指標，通過相關性分析，三種評價指標具有較高的相關系數，相關性較高，因此可以用渦旋速度梯度G'來表征其他兩種評價指標;以往對于網格絮凝池絮凝效果主要以渦旋速度梯度G'的體平均值作為參考，研究發(fā)現(xiàn)以渦旋速度梯度G'的百分比分布作為評價指標更加科學;建立流場內部特征線，考察特征線上評價指標的變化，結果表明網

3、格厚度、網格寬度、網眼尺寸和網格間距可影響流場水力條件。
　　設計正交試驗，比較網格厚度、網格寬度、網眼尺寸和網格層距對網格絮凝池水力條件影響的顯著性，各因素對流場水力條件影響大小的順序是:網眼尺寸＞網格厚度＞網格間距＞網格寬度，網格寬度對流場水力條件影響很小;結合Box-Behnken試驗設計對網格厚度、網眼尺寸、網格層距進行響應面優(yōu)化，得出網格厚度和網眼尺寸、網格厚度和網格間距對絮凝效果影響的交互作用顯著，網眼尺寸和網格間距對

4、絮凝效果影響的交互作用較小;
　　對網格厚度、網眼尺寸、網格層距進行單因素試驗并結合響應面優(yōu)化分析得出:由于網格寬度對于網格絮凝池內部流場水力條件影響最小，因此網格絮凝池前段和中段采用同一網格寬度，當網格寬度為20mm時具有較好的絮凝效果;前段網格最佳設計參數為網格厚度10mm、網眼尺寸80mm×80mm、網格間距為600mm;中段網格絮凝池最佳設計參數為網格厚度10mm、網眼尺寸100mm×100mm、網格間距為660mm;當入

5、流速度為0.14m/s、首層網格距入口200mm時，前段網格參數擬合方程為:G'=29.64+0.28A+4.51B-1.69C-1.04AB+1.22AC+1.38BC-2.45A2-5.41B2-4.80C2，中段網格參數擬合方程為:G'=9.13+0.026A+1.51B+1.50C-0.53AB+0.32AC+0.21BC+0.65A2-0.98B2-0.5C2
　　本文通過對網格絮凝池內部流場的數值模擬研究，確定了網格絮