發(fā)布時間：2021-10-23 01:50

　　在水處理過程中,混凝是必不可少的一環(huán),其中心任務是形成粒徑、結(jié)構(gòu)和強度適宜且容易沉降的絮體。長期以來,大量學者對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,同時受制于試驗手段和設備,目前為止鮮見對絮體形態(tài)演變機理進行全面系統(tǒng)研究的報道。本文以計算機模擬為主要研究手段,分別在有限擴散凝聚（DLA）模型和有限擴散集團凝聚（DLCA）模型的基礎上,開展絮體凝聚、破碎及再形成過程的模擬研究。同時開展混凝攪拌試驗,嘗試與模型中的模擬結(jié)果進行對比,并將模擬結(jié)果和實際絮凝過程相結(jié)合。在計算機模擬過程中,引入分形理論對絮體形態(tài)進行研究并借助分形維數(shù)對絮體結(jié)構(gòu)進行定量描述,同時在傳統(tǒng)模型的基礎上增加對破碎行為的模擬,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制。在MATLAB平臺上,借助改進后的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、粒子運動范圍和粘附幾率等條件下分別實現(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

【學位級別】：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 絮凝動力學
    1.3 絮凝形態(tài)學研究現(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
    1.4 絮體分形成長模型的應用現(xiàn)狀
    1.5 課題來源及技術路線
        1.5.1 課題來源
        1.5.2 研究的技術路線
    1.6 主要研究內(nèi)容
第2章 模擬的理論基礎及平臺構(gòu)建
    2.1 模擬平臺
    2.2 模擬機制與過程實現(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 模擬條件及方案設計
        2.4.1 DLA模擬條件設置
        2.4.2 DLCA模擬條件設置
        2.4.3 模擬結(jié)果隨機性處理
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)對絮體形態(tài)的影響
        3.2.2 粒子來源對絮體形態(tài)的影響
        3.2.3 粘結(jié)方式對絮體形態(tài)的影響
        3.2.4 粒子可運動區(qū)域?qū)π躞w形態(tài)的影響
        3.2.5 粘附幾率對絮體形態(tài)的影響
    3.3 DLCA絮體凝聚模擬
        3.3.1 總凝聚粒子數(shù)對絮體形態(tài)的影響
        3.3.2 粒子運動邊界大小對絮體形態(tài)的影響
        3.3.3 粒子粘附幾率對絮體形態(tài)的影響
        3.3.4 粒子密度對絮體形態(tài)的影響
    3.4 兩種模型絮體凝聚模擬過程對比
        3.4.1 絮體形態(tài)演變過程對比
        3.4.2 絮體統(tǒng)計特性對比
    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)計特性演變
    4.3 破碎行為對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)計特性演變
    4.4 兩種模型絮體破碎再形成模擬過程對比
        4.4.1 破碎前、破碎后及再形成絮體形態(tài)特征對比
        4.4.2 破碎前、破碎后及再形成絮體統(tǒng)計特性對比
    4.5 本章小結(jié)
第5章 模擬驗證及絮體分形成長機制的試驗分析
    5.1 引言
    5.2 試驗材料和設備
        5.2.1 方形反應器幾何尺寸
        5.2.2 試驗水樣和絮凝劑
        5.2.3 絮體形態(tài)原位在線檢測系統(tǒng)
    5.3 試驗方法和步驟
        5.3.1 絮凝劑最佳投量確定
        5.3.2 試驗開展步驟
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 不同擋板寬度時絮體成長過程的變化
        5.4.2 不同高寬比時絮體成長過程的變化
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄 A(攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文)
致謝



本文編號：3452239