高效潛水自引氣曝氣機的優(yōu)化設計和數(shù)值模擬.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展及人口的增加,人類社會對水資源的壓力不斷增大,大規(guī)模水體污染事件頻繁發(fā)生,污水治理成為世界各國重點關注的問題。
　　 潛水自引氣曝氣機是一種應用于污水處理系統(tǒng)中節(jié)能、環(huán)保的新型機械曝氣設備。目前國產(chǎn)的潛水自引氣曝氣機的曝氣深度較淺、效率低、耗電率和制造成本高。開發(fā)一種高效、低耗、下潛深度深、動力效率高的潛水自引氣曝氣機將具有重要的理論意義和廣闊的市場前景。
　　 本課題以自主設計的高效潛水自引氣曝氣機為

2、研究對象,通過理論分析、數(shù)值模擬與試驗研究相結合的方法,分別研究不同葉片數(shù)及相同葉片數(shù)不同葉片出口安放角對曝氣機性能的影響,為其優(yōu)化設計提供參考和驗證依據(jù)。主要內容如下:
　　 1.分析總結泵葉輪和風機葉輪的設計理論,初步推導出設計曝氣機轉輪各幾何參數(shù)的計算公式,結合給定的曝氣機參數(shù),設計潛水自引氣曝氣機開放式齒形轉輪(葉片數(shù)為4枚);分析總結壓縮機和泵徑向導葉的設計理論,初步推導設計曝氣機混氣導葉的計算公式,設計潛水自引氣曝氣

3、機混氣導葉;搭建測試平臺,對所設計的潛水自引氣曝氣機的相關性能進行測試。
　　 2.通過UG軟件完成潛水自引氣曝氣機過流部件(葉片數(shù)為4枚)的三維造型,以商業(yè)軟件ANSYS-CFX為主要分析工具,采用試驗所獲得的數(shù)據(jù)作為邊界條件,利用多相流湍流模型對過流部件進行數(shù)值模擬;對模擬結果進行分析,并與試驗結果進行對比,通過對比分析,證明了所采用的數(shù)學模型可以模擬出曝氣機內流場變化情況,為曝氣機的優(yōu)化設計提供快速、方便、經(jīng)濟的驗證依據(jù)。

4、
　　 3.根據(jù)試驗和數(shù)值模擬結果,對初步推導的開放式齒形轉輪的計算公式和經(jīng)驗系數(shù)進行修正;根據(jù)修J下后的公式和系數(shù)設計3組模型,每組模型的葉片數(shù)均為5枚,葉片安放角分別為90°、100°和109°;分別對各組模型進行數(shù)值模擬,通過對模擬結果的分析,結合葉片數(shù)為4枚時的模擬結果,可以得出:5枚葉片數(shù)的開放式齒形轉輪曝氣性能優(yōu)于4枚葉片數(shù),葉片安放角β對開放式齒形轉輪的曝氣性能具有重要的影響,葉片安放角越大,曝氣性能越好。