在水處理過程中,混凝是必不可少的一環(huán),其中心任務(wù)是形成粒徑、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度適宜且容易沉降的絮體。長期以來,大量學(xué)者對(duì)該過程中不同控制參數(shù)條件下生成絮體的形態(tài)演變過程開展了研究。但由于絮體形成過程的影響因素眾多,如其所在的環(huán)境以及混凝劑種類等,同時(shí)受制于試驗(yàn)手段和設(shè)備,目前為止鮮見對(duì)絮體形態(tài)演變機(jī)理進(jìn)行全面系統(tǒng)研究的報(bào)道。本文以計(jì)算機(jī)模擬為主要研究手段,分別在有限擴(kuò)散凝聚（DLA）模型和有限擴(kuò)散集團(tuán)凝聚（DLCA）模型的基礎(chǔ)上,開展絮體凝聚、破碎及再形成過程的模擬研究。同時(shí)開展混凝攪拌試驗(yàn),嘗試與模型中的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,并將模擬結(jié)果和實(shí)際絮凝過程相結(jié)合。在計(jì)算機(jī)模擬過程中,引入分形理論對(duì)絮體形態(tài)進(jìn)行研究并借助分形維數(shù)對(duì)絮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量描述,同時(shí)在傳統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上增加對(duì)破碎行為的模擬,以期從全新的角度研究絮凝過程中絮體的形態(tài)特性演變特征,探討絮體分形成長機(jī)制。在MATLAB平臺(tái)上,借助改進(jìn)后的DLA模型,并且在模擬過程中考慮改變總凝聚粒子數(shù)、粒子來源、粘結(jié)方式、粒子運(yùn)動(dòng)范圍和粘附幾率等條件下分別實(shí)現(xiàn)了絮體的凝聚、破碎及再形成過程的可視化,并且借助特定算法對(duì)絮體的粒度、回轉(zhuǎn)半徑、空隙率和分形維... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 絮凝基本理論
        1.2.1 基本概念
        1.2.2 絮凝動(dòng)力學(xué)
    1.3 絮凝形態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 分形理論概述
        1.3.2 絮體的分形特征
        1.3.3 顆粒碰撞凝聚模型
        1.3.4 絮體破碎與恢復(fù)
    1.4 絮體分形成長模型的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 課題來源及技術(shù)路線
        1.5.1 課題來源
        1.5.2 研究的技術(shù)路線
    1.6 主要研究內(nèi)容
第2章 模擬的理論基礎(chǔ)及平臺(tái)構(gòu)建
    2.1 模擬平臺(tái)
    2.2 模擬機(jī)制與過程實(shí)現(xiàn)
        2.2.1 絮體凝聚過程模擬
        2.2.2 絮體破碎及再形成過程模擬
    2.3 虛擬絮體形態(tài)的表征
        2.3.1 絮體回轉(zhuǎn)半徑
        2.3.2 絮體空隙率
        2.3.3 絮體分形維數(shù)
        2.3.4 絮體各向特征長度
    2.4 模擬條件及方案設(shè)計(jì)
        2.4.1 DLA模擬條件設(shè)置
        2.4.2 DLCA模擬條件設(shè)置
        2.4.3 模擬結(jié)果隨機(jī)性處理
第3章 DLA/DLCA虛擬絮體分形聚集的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 DLA絮體凝聚模擬
        3.2.1 總凝聚粒子數(shù)對(duì)絮體形態(tài)的影響
        3.2.2 粒子來源對(duì)絮體形態(tài)的影響
        3.2.3 粘結(jié)方式對(duì)絮體形態(tài)的影響
        3.2.4 粒子可運(yùn)動(dòng)區(qū)域?qū)π躞w形態(tài)的影響
        3.2.5 粘附幾率對(duì)絮體形態(tài)的影響
    3.3 DLCA絮體凝聚模擬
        3.3.1 總凝聚粒子數(shù)對(duì)絮體形態(tài)的影響
        3.3.2 粒子運(yùn)動(dòng)邊界大小對(duì)絮體形態(tài)的影響
        3.3.3 粒子粘附幾率對(duì)絮體形態(tài)的影響
        3.3.4 粒子密度對(duì)絮體形態(tài)的影響
    3.4 兩種模型絮體凝聚模擬過程對(duì)比
        3.4.1 絮體形態(tài)演變過程對(duì)比
        3.4.2 絮體統(tǒng)計(jì)特性對(duì)比
    3.5 本章小結(jié)
第4章 DLA/DLCA虛擬絮體破碎及再形成過程模擬
    4.1 引言
    4.2 破碎行為對(duì)DLA虛擬絮體形態(tài)的影響分析
        4.2.1 破碎前、破碎后和再形成后虛擬絮體的形態(tài)演變特征
        4.2.2 破碎前、破碎后和再形成后虛擬絮體統(tǒng)計(jì)特性演變
    4.3 破碎行為對(duì)DLCA虛擬絮體形態(tài)的影響分析
        4.3.1 破碎前、破碎后和再形成后虛擬絮體的形態(tài)演變特征
        4.3.2 破碎前、破碎后和再形成后虛擬絮體統(tǒng)計(jì)特性演變
    4.4 兩種模型絮體破碎再形成模擬過程對(duì)比
        4.4.1 破碎前、破碎后及再形成絮體形態(tài)特征對(duì)比
        4.4.2 破碎前、破碎后及再形成絮體統(tǒng)計(jì)特性對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
第5章 模擬驗(yàn)證及絮體分形成長機(jī)制的試驗(yàn)分析
    5.1 引言
    5.2 試驗(yàn)材料和設(shè)備
        5.2.1 方形反應(yīng)器幾何尺寸
        5.2.2 試驗(yàn)水樣和絮凝劑
        5.2.3 絮體形態(tài)原位在線檢測系統(tǒng)
    5.3 試驗(yàn)方法和步驟
        5.3.1 絮凝劑最佳投量確定
        5.3.2 試驗(yàn)開展步驟
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 不同擋板寬度時(shí)絮體成長過程的變化
        5.4.2 不同高寬比時(shí)絮體成長過程的變化
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄 A(攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文)
致謝



本文編號(hào)：3452239