四噴嘴射流曝氣器性能的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、射流曝氣是一種高效傳質(zhì)與摻混的曝氣方式，而射流曝氣器是射流曝氣污水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其性能對(duì)污水處理效果有著直接影響。自上世紀(jì)以來(lái)，射流曝氣器得到了廣泛研究，其中包括射流曝氣器局部的改進(jìn)、參數(shù)研究等，最近又引入了數(shù)值模擬技術(shù)。自吸式單級(jí)射流曝氣器構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，工程應(yīng)用廣泛，如何提高其流量比和效率一直是研究的重點(diǎn)。迄今，對(duì)射流曝氣器性能的研究方法實(shí)質(zhì)是半經(jīng)驗(yàn)、半理論的，而數(shù)值模擬可以在無(wú)法直接測(cè)量射流曝氣器內(nèi)部流動(dòng)參數(shù)的情況下，從

2、理論上預(yù)測(cè)其流場(chǎng)，進(jìn)而結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，為射流曝氣器設(shè)計(jì)提供理論預(yù)測(cè)、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　 最近，關(guān)于單噴嘴射流曝氣器的二維數(shù)值模擬工作較多，而對(duì)于多噴嘴射流曝氣器內(nèi)多相流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)這一重要問(wèn)題的研究尚不足，特別是對(duì)射流曝氣器性能的三維數(shù)值模擬研究。因此，本文應(yīng)用FLUENT對(duì)四噴嘴射流曝氣器在不同工況下的引射空氣性能進(jìn)行三維數(shù)值模擬，分析了射流曝氣器內(nèi)的場(chǎng)分布特性與氣液兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)相含量和壓力變化等參數(shù)，從而為探討如何進(jìn)一

3、步提高射流曝氣器性能提供理論依據(jù)；同時(shí)建立射流曝氣器性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)四噴嘴射流曝氣器的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　 對(duì)射流曝氣器內(nèi)兩相混合進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬的具體研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ①在對(duì)射流曝氣器工作過(guò)程中，其內(nèi)部?jī)上嗔骰旌线^(guò)程進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人的研究成果，針對(duì)射流曝氣器內(nèi)氣、液兩相流體的流動(dòng)過(guò)程建立物理模型和數(shù)學(xué)模型；
　　 ②使用FLUENT進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，將兩相流體的壓力、

4、速度、含氣率等重要參數(shù)分別繪制成等值分布圖和曲線圖，用于分析研究不同工況下射流曝氣器內(nèi)流場(chǎng)分布與兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)射流曝氣器性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的具體研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ①將單噴嘴射流曝氣器實(shí)驗(yàn)與前人的研究成果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)射流曝氣器性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行誤差分析，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的可靠性；
　　 ②對(duì)四噴嘴射流曝氣器性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并與相關(guān)的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　 研究結(jié)果表明，本文提出的四噴嘴短

5、喉管射流曝氣器對(duì)局部結(jié)構(gòu)與參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和設(shè)計(jì)，可在污水中均勻混入更多的空氣，滿足較高的背壓要求，性能較高，能量損失較少，兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時(shí)研究還表明，流體之間的相互作用，主要發(fā)生在喉管入口段，在這段區(qū)域內(nèi)，噴射流體與引射流體兩相流混合狀態(tài)，流體的壓力、速度、含氣率等狀態(tài)參數(shù)的變化較大，進(jìn)入到喉管的中后段，兩相流動(dòng)趨于穩(wěn)定；工況的變化對(duì)射流曝氣器性能的影響較大。本文的數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，因此，本文的數(shù)值模擬方法可為射流曝