基于FLUENT旋流式水力截流棄流切換井設計模擬.pdf

1、近年來，國家投入了大量的人力物力治理滇池水污染，雖然滇池水環(huán)境有所改善，但是仍有諸多問題存在。目前為止，“九五”、“十五”以及“十一五”期間修建的截污治污體系已經初見成效，其范圍包括源頭的污染控制和末端的攔污系統(tǒng)，在整個系統(tǒng)框架中初期雨水干管的雨水在接入干渠之前為了防止干渠不產生倒灌和大面積溢流以及減少截流雨水中的有機顆粒物和泥砂對干渠產生的淤積，對雨水干管中的雨水在接入干渠之前進行沉砂處理和選擇適當控制方式棄流顯得至關重要。
　

2、　為了防止干渠的倒灌溢流和淤積，本課題設計研發(fā)了旋流式水力控制截流棄流切換井系統(tǒng)，根據干渠的水量來控制切換井的截流與棄流。采用三維設計軟件SOLIDWORKS及模擬軟件FLUENT對切換井模型進行構建和固液兩相流模擬，得出了最優(yōu)基本池型，并在關閥條件下進一步對最優(yōu)基本池型進行優(yōu)化，研究了顆粒直徑、進水流速、溢流管高度、顆粒平均停留時間、溢流管角度、池體徑深比與顆粒去除率的關系，最終得出最優(yōu)化的池型結構和相應工況下的切換井最佳運行條件參數

3、。同時對現場進行實際勘測，并選取了干渠合適采樣點進行水質水量檢測，篩選出部分實測結果用于切換井模擬的參數設置。
　　對基本池型的模擬主要得出以下結論：
　?、僭谒M的進水流速中，池型一在進水流速為1m/s、2m/s、4m/s、5m/s時有溢流情況，池型二在進水流速為2m/s、4m/s、5m/s時有溢流情況，池型三在進水流速為4m/s、5m/s時有溢流情況發(fā)生。
　?、诨境匦偷念w粒運動軌跡都為螺旋旋流狀，較為規(guī)律，顆

4、粒旋流性較好。且隨著顆粒直徑的增大，有越多的顆粒被拋向池體壁面，壁面顆粒的停留時間較短，而池體內部的旋流顆粒停留時間則較長。當進水速度很大時，顆粒下沉性不好，在砂斗中多為懸浮狀態(tài)。
　　③在所模擬的幾種直徑顆粒中，對于除了1um之外的顆粒，池型三的去除率都相對較高，而池型一的去除率都相對較低，但總體相差不大。在進水速度相同的情況下，池型一的溢流率最高（除去沒有溢流的情況），在同一種池型下，溢流率隨著進水速度的增大而增大。綜合以上分

5、析選用基本池型二作為最優(yōu)化基本池型。
　　對基本池型二在關閥條件下模擬主要得出以下結論：
　?、僭陉P閥條件下，基本池型二在不同進水管和溢流管角度下的切換井顆粒運動軌跡都呈螺旋旋流狀，在進水流速小于等于2m/s時，進入池體中的顆粒先向下旋流然后再向上旋流，最終大部分顆粒由溢流管流出，在進水流速大于2m/s時，顆粒分為上旋流和下旋流，其中下旋流還要繼續(xù)上旋，最終顆粒也大部分由溢流管流出。90度角切換井中顆粒旋流性最好，顆粒軌跡均

6、勻，砂斗中顆粒的停留時間明顯比沒有關閥時要長，下沉性較好。60度和150度角切換井中的顆粒旋流性較好，運動軌跡較為均勻，而120度切換井中的顆粒運動軌跡較無規(guī)律，且不均勻。砂斗中顆粒運動軌跡都較為規(guī)律，沿砂斗呈橢圓螺旋狀運動，但250um的顆粒在砂斗中的下沉性不好，多數停留在砂斗中上部。
　?、趯τ诨境匦投?0度溢流角度（原基本池型二溢流角度）下，除了1um之外的顆粒在不同進水速度下關閥條件時的顆粒去除率都要高于不關閥條件。<

7、br>　?、鄢匦投陉P閥條件下按不同溢流角度顆粒去除率從大到小依次為90度、150度、60度、120度，除了極個別情況。按不同池體徑深比顆粒去除率從大到小依次為：1.2、0.9、0.6。
　　④顆粒平均停留時間與顆粒直徑大小和進水流速有關，而顆粒去除率與顆粒停留時間之間沒有特定的相關性規(guī)律，顆粒停留時間不是其主要影響因素。
　　對于任何工況條件下，主要有以下結論：
　?、僭谌魏喂r條件下1um的顆粒去除率都很低，基本在

8、10％左右。
　?、谠诓煌r條件下顆粒去除率在百分之幾到百分之四十幾之間且都遵循以下趨勢:在進水流速相同的情況下，顆粒去除率都隨著顆粒直徑的增大而增大。對于除1um之外的顆粒來說，在顆粒直徑相同的情況下，顆粒去除率都隨著進水流速的增大呈現先增大后減小的趨勢，在一定范圍的進水流速下能達到較好的顆粒去除率，且都在進水速度為2m/s時達到最佳顆粒去除率。
　　③顆粒直徑、進水流速、溢流管高度、進水管和溢流管角度、池體徑深比都能在