基于CFD的網(wǎng)格絮凝池參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、作為水處理過(guò)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(wǎng)格絮凝池因具有占地面積少，絮凝時(shí)間短，水頭損失小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，網(wǎng)格絮凝池的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)尚未確定。為了提高網(wǎng)格絮凝池絮凝效果，優(yōu)化網(wǎng)格絮凝池設(shè)計(jì)參數(shù)，本文以網(wǎng)格絮凝池內(nèi)部流場(chǎng)為研究對(duì)象，通過(guò)絮凝動(dòng)力學(xué)研究，建立適合于數(shù)值模擬的絮凝效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用CFD軟件模擬網(wǎng)格絮凝池內(nèi)部流場(chǎng)水力條件，優(yōu)化網(wǎng)格絮凝池設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　以表征流場(chǎng)內(nèi)

2、顆粒碰撞頻率的渦旋速度梯度G'、表征網(wǎng)格絮凝池流場(chǎng)湍流剪切力大小的湍動(dòng)能k以及表征有效能耗利用率以及渦旋尺度的湍動(dòng)能耗散率￡為絮凝效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)相關(guān)性分析，三種評(píng)價(jià)指標(biāo)具有較高的相關(guān)系數(shù)，相關(guān)性較高，因此可以用渦旋速度梯度G'來(lái)表征其他兩種評(píng)價(jià)指標(biāo);以往對(duì)于網(wǎng)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(píng)價(jià)指標(biāo)更加科學(xué);建立流場(chǎng)內(nèi)部特征線，考察特征線上評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化，結(jié)果表明網(wǎng)

3、格厚度、網(wǎng)格寬度、網(wǎng)眼尺寸和網(wǎng)格間距可影響流場(chǎng)水力條件。
　　設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，比較網(wǎng)格厚度、網(wǎng)格寬度、網(wǎng)眼尺寸和網(wǎng)格層距對(duì)網(wǎng)格絮凝池水力條件影響的顯著性，各因素對(duì)流場(chǎng)水力條件影響大小的順序是:網(wǎng)眼尺寸＞網(wǎng)格厚度＞網(wǎng)格間距＞網(wǎng)格寬度，網(wǎng)格寬度對(duì)流場(chǎng)水力條件影響很小;結(jié)合Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)格厚度、網(wǎng)眼尺寸、網(wǎng)格層距進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，得出網(wǎng)格厚度和網(wǎng)眼尺寸、網(wǎng)格厚度和網(wǎng)格間距對(duì)絮凝效果影響的交互作用顯著，網(wǎng)眼尺寸和網(wǎng)格間距對(duì)

4、絮凝效果影響的交互作用較小;
　　對(duì)網(wǎng)格厚度、網(wǎng)眼尺寸、網(wǎng)格層距進(jìn)行單因素試驗(yàn)并結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化分析得出:由于網(wǎng)格寬度對(duì)于網(wǎng)格絮凝池內(nèi)部流場(chǎng)水力條件影響最小，因此網(wǎng)格絮凝池前段和中段采用同一網(wǎng)格寬度，當(dāng)網(wǎng)格寬度為20mm時(shí)具有較好的絮凝效果;前段網(wǎng)格最佳設(shè)計(jì)參數(shù)為網(wǎng)格厚度10mm、網(wǎng)眼尺寸80mm×80mm、網(wǎng)格間距為600mm;中段網(wǎng)格絮凝池最佳設(shè)計(jì)參數(shù)為網(wǎng)格厚度10mm、網(wǎng)眼尺寸100mm×100mm、網(wǎng)格間距為660mm;當(dāng)入

5、流速度為0.14m/s、首層網(wǎng)格距入口200mm時(shí)，前段網(wǎng)格參數(shù)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(wǎng)格參數(shù)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(guò)對(duì)網(wǎng)格絮凝池內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究，確定了網(wǎng)格絮