基于cfd在污泥厌氧消化反应器中的模拟研究

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1、分类号TU99学号1108140312013学位论文基于CFD在污泥厌氧消化反应器中的模拟研究CFDSimulationofsludgeinanaerobicdigestionreactor杨平指导教师姓名曹秀芹教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别工学硕士专业名称市政工程年级2012论文答辩时间2015年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年7月答辩委员会主席杨琦教授论文评阅人杨琦教授、李彩斌教授级高工北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

2、不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字：才M曰期：KT年/月<日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等

3、复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：>〖少年【月曰校外导师签名年月曰摘要摘要面对日益增长的污泥产量，需要对污泥处理处置设备进行扩容和升级处理，以符合现代可持续发展污泥管理策略，但污泥因其构成和处理技术的多样化，污泥自身物理化学性质，尤其是其流体力学特性对污泥处理工艺的优化和高效设计起到至关重要的作用。厌氧消化作为污泥处理处置的重要方式之一，在对其反应器设计时需要考虑如何提高物料之间的传质效率，并有效地降低反应器搅拌系统的能耗。作为一种解决传质困难、物化及生化性状不均等问题的手段，混合搅拌在厌氧消化过程中发挥着不可或缺的作用。污泥作为非

4、牛顿流体，其流体类型对其在反应器中的流动行为有着重要影响。通过研究表明不同含水率污泥的流变模型都符合幂律方程。随着污泥含水率的升高，流变指数n呈上升趋势，但都维持在0.2-0.3之间。而调度系数K随着含水率增加呈明显下降趋势。在相同含水率下，污泥的稠度系数K随着温度升高降低，但n受温度影响较小。本实验测试得到的流变参数将为后续的CFD数值模拟研究提供了依据。通过CFD技术对污泥厌氧消化反应器流场数值模拟研究：随着搅拌转速的增大，桨叶泵送效率显著增强。进而对搅拌反应器的混合性能进行研究表明随着流变指数n增大，其污泥的混合速率和混合效率都明显增强。通过对不同桨叶类型及其反应器结构优化

5、表明：（1）对桨叶的不同直径研究表明为：随着桨叶直径的增大，反应器内整体速度明显增大，直径为0.18m的桨叶泵送效率是直径为0.12m桨叶泵送效率的21.9倍，桨叶的排液性能得到极大提高。混合速率也随着桨叶直径的增大而提高，桨叶直径为0.18m比直径为0.12m的混合速率提高了24.26%。但D=0.18m的单位体积功率最大，单位体积能为D=0.12的1.08倍，即混合效率降低了8%。（2）对组合桨的研究表明：组合桨比双斜叶桨的泵送效率提高了11%，混合速率提高了15%，混合效率也相应的提高了15%。（3）对反应器形式的优化研究表明：椭圆形反应器比圆柱形反应器的泵送效率提高了11

6、%，混合速率提高了7.4%，但其混合效率下降了6.1%。关键字：污泥；数值模拟；计算流体力学；流变特性；流场；搅拌混合；优化IAbstractAbstractWiththeincreasingproductionofthewastesludge,itisnecessarytoenlargethevolumeofsludgetreatmentanddisposalfacilitiesandupdateitbyfollowingmodernsustainabledevelopmentstrategy.Duetothecomplicatedcompositionofsludgeandt

7、hediversifiedsludgetreatmenttechnology,agoodunderstandingofsludgephysic-chemicalbehavior,especiallythehydromechanicsproperties,isvitaltotheoptimizationandefficiencydesignofsludgetreatmenttechnology.Theanaerobicdigestionisamainmethodofsludgetr