四噴嘴射流曝氣器性能的數(shù)值模擬與實驗研究.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，其性能對污水處理效果有著直接影響。自上世紀(jì)以來，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、參數(shù)研究等，最近又引入了數(shù)值模擬技術(shù)。自吸式單級射流曝氣器構(gòu)造簡單、運行可靠，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。迄今，對射流曝氣器性能的研究方法實質(zhì)是半經(jīng)驗、半理論的，而數(shù)值模擬可以在無法直接測量射流曝氣器內(nèi)部流動參數(shù)的情況下，從

2、理論上預(yù)測其流場，進而結(jié)合實驗研究，為射流曝氣器設(shè)計提供理論預(yù)測、驗證和設(shè)計依據(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，而對于多噴嘴射流曝氣器內(nèi)多相流的流動結(jié)構(gòu)這一重要問題的研究尚不足，特別是對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對四噴嘴射流曝氣器在不同工況下的引射空氣性能進行三維數(shù)值模擬，分析了射流曝氣器內(nèi)的場分布特性與氣液兩相流動結(jié)構(gòu)，預(yù)測相含量和壓力變化等參數(shù)，從而為探討如何進一

3、步提高射流曝氣器性能提供理論依據(jù)；同時建立射流曝氣器性能實驗臺，對四噴嘴射流曝氣器的性能進行實驗研究。
　　 對射流曝氣器內(nèi)兩相混合進行理論分析和數(shù)值模擬的具體研究內(nèi)容包括：
　　 ①在對射流曝氣器工作過程中，其內(nèi)部兩相流混合過程進行理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人的研究成果，針對射流曝氣器內(nèi)氣、液兩相流體的流動過程建立物理模型和數(shù)學(xué)模型；
　　 ②使用FLUENT進行數(shù)值計算，對計算結(jié)果進行后處理，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)流場分布與兩相流動結(jié)構(gòu)。
　　 對射流曝氣器性能進行實驗研究的具體研究內(nèi)容包括：
　　 ①將單噴嘴射流曝氣器實驗與前人的研究成果進行對比，對射流曝氣器性能實驗臺進行誤差分析，驗證實驗臺的可靠性；
　　 ②對四噴嘴射流曝氣器性能的實驗結(jié)果進行分析，并與相關(guān)的數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析。
　　 研究結(jié)果表明，本文提出的四噴嘴短

5、喉管射流曝氣器對局部結(jié)構(gòu)與參數(shù)進行了改進和設(shè)計，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，兩相流動結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時研究還表明，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，進入到喉管的中后段，兩相流動趨于穩(wěn)定；工況的變化對射流曝氣器性能的影響較大。本文的數(shù)值模擬結(jié)果和實驗結(jié)果吻合較好，因此，本文的數(shù)值模擬方法可為射流曝