基于cfd的平流式二沉池三维数值模拟

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1、天津大学硕士学位论文基于CFD的平流式二沉池三维数值模拟姓名：杨丽丽申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：王晓玲20070601中文摘要二沉池的设计主要是基于理想沉淀池的假设，确定二沉池的尺寸有很大的经验性、主观性和任意性。为此，有必要对二沉池内的流态和悬浮物浓度分布进行研究，从而比较精确的确定二沉池的尺寸和沉淀效率，以期为二沉池的设计和运行管理提供参考依据。在国内外已有的研究基础上，本文首先建立了三维Euler两相流模型。。模型中将颗粒作为拟流体，采用改进的高雷诺数k．占湍流模型，并在固相的

2、湍流模拟中引入响应函数。该模型充分考虑了固液两相间相互作用的影响，即计入了相间曳力、横向升力、虚拟质量力和分散相体积分数以及分散相与连续相间密度差的影响；其次建立了二沉池三维拟单相流模型，并模拟了一定入水条件下的不同二沉池尺寸下水流和悬浮物分布。采用有限体积法中的PISO算法对平流式二沉池内流体三维流动过程进行了计算，并通过与Imam的实验结果进行比较，验证了数值模拟求解的正确性。模拟结果表明：(1)进水口下方和污泥斗上方存在回流区；二沉池内速度分布是非均匀的；其中宽度方向顶部水流由中心面分别向两

3、边壁流动，底部水流流向中心面，中心面上速度较小，高速区主要分布在二沉池前部，靠近顶部以及污泥斗的前端。(2)进口挡板附近存在一较周围悬浮物浓度高的浓度区；在二沉池中部，由于悬浮物向顶部流动，底部悬浮物浓度较顶部低：污泥斗内悬浮物浓度较高。(3)进水区水流湍动能较大，而沉淀区内很小，出水口附近湍动能增大。(4)在一定入流条件下，二沉池挡板长度、位置对二沉池的流场和浓度场产生一定的影响；在悬浮物浓度不高的情况下，悬浮物颗粒尺寸对流场的影响并不明显，但影响了悬浮物在二沉池内的分布。(5)通过模拟不同二沉

4、池尺寸下入流条件一定时的水流和悬浮物分布，拟合了悬浮物去除率与二沉池长、宽、高之问的函数关系。关键词：平流式二沉池计算流体力学固液Euler两相流三维流场分布悬浮物分布ABSTRACTThedesignofsecondarysedimentationtankswasbasedonthehypothesisofidealsedimentationtanks，SOitwoulddependgreatlyonempiricism,subjectivityandarbitrariness．Itisnece

5、ssarytostudytheflowfieldandthedistributionofsuspendedsolidconcentrationinthesedimentationtanks，andthenthesizeandsedimentaryefficiencyofthetankcouldbedeterminedmoreaccurately．Theywouldprovideusefulreferencesforthedesignandoperationmanagementofthesedime

6、ntationtank．Firstly,basedonthepresentresearchallovertheworld,athree-dimensionalEulertwo-phaseflowmodelisbuilt．Thesolidphaseistreatedaspseudofluidinthemodel，whichiscoupledwithparticularhighReynoldsnumberformofthek一占model．Andtheresponsefunctionisintrodu

7、cedintotheturbulencemodelofsolidphase．Theinfluenceofinteractionbetweenliquidandsolid,thatistosay,theinfluenceofinterphasedragforce，liftingforceperpendiculartOtherelativevelocity,virtualmassforce，aswellasthevolumefractionofsuspendedsolidsand．densitydif

8、ferenceeffectsbetweenliquidandsolid,hasbeenconsidered．Secondly,athree-dimensionalquasi-singlephasemodelisbuiltinthesecondarysedimentationtank．Thenthedistributionsofflowandsuspendedsolidsindifferentdimensionsofthetanksunderthespecificinletcondi