近些年隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國水污染問題尤為突出,同時隨著居民生活質(zhì)量的提高,對水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求更加嚴(yán)格。因此對水處理各構(gòu)筑物的處理功能提出了更高的要求,本文主要利用計算流體動力學(xué)的方法研究了對沉淀池內(nèi)水流流動及污染物沉淀特性產(chǎn)生影響的主要因素。對現(xiàn)有沉淀池運(yùn)行狀況進(jìn)行分析,優(yōu)化主要設(shè)計參數(shù)的取值范圍,以期更大程度的發(fā)揮沉淀池的功能,使其經(jīng)濟(jì)低耗的運(yùn)行。 當(dāng)前沉淀池的設(shè)計主要基于理想模型,依據(jù)水力負(fù)荷或水力停留時間來確定池子的尺寸,假定沉淀池內(nèi)水流為均一流速的理想模型,常常不能較好地反映出實際情況,實際沉淀池內(nèi)水流的流態(tài)受到池體的幾何形狀、污染物濃度、溫度及風(fēng)速等因素的影響,懸浮污染物的傳質(zhì)沉淀主要受到水流運(yùn)動特性的影響,因而沉淀池對污染物的去除率也受到這些外界因素的影響而發(fā)生變化。為了研究沉淀池在不同條件下的運(yùn)行狀況,需對沉淀池內(nèi)水流的流場進(jìn)行研究,沉淀池內(nèi)水流流態(tài)實際為湍流,需要建立湍流模型。本文的主要研究工作和成果如下: 建立了描述沉淀池內(nèi)的水流流動、混合與沉淀特性的k-ε雙層模型及傳質(zhì)沉降模型,結(jié)合文獻(xiàn)中經(jīng)典的實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)模型及計算方法的驗證:檢驗了不同雷諾數(shù)范圍內(nèi)水流由...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景
    1.2 沉淀池的類型
        1.2.1 按池內(nèi)水流方向分類
        1.2.2 按工藝布置分類
    1.3 沉淀池的設(shè)計
        1.3.1 設(shè)計規(guī)范及參數(shù)規(guī)定
        1.3.2 一般規(guī)定
        1.3.3 設(shè)計的規(guī)定及說明
    1.4 沉淀池的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 速度及濃度場的研究
        1.4.2 溫度對流場的影響
        1.4.3 沉降模型的研究
        1.4.4 優(yōu)化設(shè)計的研究
    1.5 研究的目的與意義
    1.6 本文的研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)及數(shù)學(xué)模型
    2.1 流體運(yùn)動的基本方程
        2.1.1 連續(xù)性方程
        2.1.2 運(yùn)動方程
        2.1.3 能量方程
        2.1.4 異質(zhì)擴(kuò)散方程
        2.1.5 布辛涅斯克近似方程組
    2.2 湍流的基本方程
        2.2.1 連續(xù)性方程
        2.2.2 動量方程
        2.2.3 能量方程
        2.2.4 擴(kuò)散方程
    2.3 湍流的計算模型
        2.3.1 湍動能方程
        2.3.2 湍動能耗散率方程
        2.3.3 雷諾傳熱與傳質(zhì)方程
    2.4 三維定常對流擴(kuò)散方程的混合有限分析格式
    2.5 計算技術(shù)與方法
        2.5.1 交錯網(wǎng)格
        2.5.2 SIMPLE算法
    2.6 本章小結(jié)
第3章 平流沉淀池的數(shù)值模擬
    3.1 平流沉淀池內(nèi)水流的雷諾數(shù)和流態(tài)分析
    3.2 常湍流粘性系數(shù)模型的應(yīng)用
        3.2.1 數(shù)學(xué)模型及計算方法
        3.2.2 計算結(jié)果及分析
        3.2.3 與自控結(jié)合的討論
    3.3 二維湍流k-ε模型的應(yīng)用
        3.3.1 數(shù)學(xué)模型及邊界條件
        3.3.2 流場計算結(jié)果
        3.3.3 傳質(zhì)過程
        3.3.4 沉淀池內(nèi)流場變化的規(guī)律
    3.4 沉淀池流場三維分析
        3.4.1 三維數(shù)學(xué)模型
        3.4.2 方程的無量綱化
        3.4.3 固壁邊界的處理——壁函數(shù)法
        3.4.4 計算結(jié)果及討論
    3.5 本章小結(jié)
第4章 圓形沉淀池的數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)學(xué)模型及邊界條件
    4.2 圓形沉淀池溫度對流場的影響研究
        4.2.1 無溫差的影響
        4.2.2 低溫水進(jìn)入高溫水的影響
        4.2.3 高溫水進(jìn)入低溫水的影響
    4.3 本章小結(jié)
第5章 沉淀池內(nèi)速度場的測量及驗證
    5.1 實驗裝置及測量系統(tǒng)
        5.1.1 實驗裝置
        5.1.2 速度測量系統(tǒng)
        5.1.3 實驗工況參數(shù)
    5.2 實驗結(jié)果及其分析
        5.2.1 流量及擋板高度對流場的影響
        5.2.2 中部進(jìn)水時流場的測量
        5.2.3 流場的三維測量
        5.2.4 風(fēng)速對流場的影響
    5.3 本章小節(jié)
第6章 沉淀池的優(yōu)化設(shè)計
    6.1 污染物的去除率模型
    6.2 非均一顆粒模型
    6.3 均一顆粒模型
        6.3.1 擋板的淹沒深度
        6.3.2 沉淀池長度與有效水深之比的設(shè)計
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
個人簡歷



本文編號：3817787