基于cfd技术的周进周出式方形二沉池数值模拟与优化改进

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1、学校代号10532学号S1301W1088分类号TU992密级不保密工程硕士学位论文基于CFD技术的周进周出式方形二沉池数值模拟与优化改进学位申请人姓名王怡人培养单位土木工程学院导师姓名及职称施周教授贺卫宁教授级高工学科专业建筑与土木工程研究方向水质净化与水污染控制论文提交日期2015年5月31日学校代号：10532学号：S1301W1088密级：不保密湖南大学工程硕士学位论文基于CFD技术的周进周出式方形二沉池数值模拟与优化改进学位申请人姓名：王怡人导师姓名及职称：施周教授、贺卫宁教授级高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2015年5月31日论文答辩日期：2

2、015年6月3日答辩委员会主席：李念平教授NumericalsimulationandoptimizationofrectangularsecondarysedimentationtankswithperipheralinletandoutletbasedonCFDbyWANGYirenB.E.(HunanUniversity)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMunicipalofEngineeringinArchitectureandCivilEngineeringinthe

3、GraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorsProfessorSHIZhouProfessorateseniorengineerHEWeiningMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＇作者签名：泰侣曰期：ｗＪ年＾月义曰学位论文版权使用授权书

4、、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ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Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。请在＂＂（Ｗ上相应方框内打Ｖ）【々人；１＜作者签名；日期；心咬年月９日导师签名；勺某ｒ日期刪曰Ｗ马基于CFD技术的周进周出式方形二沉池数值模拟与优化改进摘要本文通过建立小型模型，利用PIV测速技术分析了周进

5、周出式方形沉淀池中的流场分布情况，并应用该实验数据验证了在方形沉淀池中应用混合物（Mixture）两相流模型和RNG（重整化群）k-ε两方程模型的可行性。继而将该验证可行的数学模型应用于湖南省建筑设计院设计的湘潭市河东污水处理厂方形二沉池中，采用CFD模拟技术，对该沉淀池进行两相流的三维数值模拟。分析其中流态分布情况及悬浮物分布特点，并将其处理效果与相同设计流量和表面负荷的周进周出辐流式沉淀池进行对比。改变设计参数（进水表面负荷和进水污泥浓度、进水导流板长度、回流比大小及悬浮物颗粒粒径）分别进行模拟，分析池内流态分布情况及出水污泥浓度，提出优化改进方案，并对其实际运行提出指导意见。模拟结

6、果表明，在方形沉淀池中，存在有三个主要回流区域，分别在：进水导流板下方；沉淀池中部，靠近出水口处；进水导流板后方。这些回流区的存在，使方形沉淀池中的有效沉淀容积减小，不利于悬浮物沉降。而沉淀池内悬浮物分布存在明显的分层现象，使其悬浮物去除率高，出水水质好。由于方形沉淀池过水断面面积恒定，因此相比于传统辐流式沉淀池流速分布更为均匀，处理效果略优于辐流式沉淀池。而处理相同水量的污水，方形沉淀池的体积比传统辐流式沉淀池小了近30%，加之其施工更为简单，具有较好的经济性。在不改变其他条件的情况下，分别放大方形沉淀池的表面负荷和进水污泥浓度，进行模拟，结果表明：该方形沉淀池有较好的抗冲击性能，表面

7、负荷放大30%（1.365），或进水污泥浓度增大至4500mg/L时，仍可满足一级B标准的SS出水要求。在其他条件不变的情况下，改变进水导流板长度进行数值模拟。通过模拟计算获得出口处悬浮物体积分数，分析导流板长度对方形沉淀池出水污泥浓度及去除率的影响。结果表明，随着导流板长度的增加，方形沉淀池中悬浮物去除率不断提高。且经过综合比较，该方形沉淀池的最适导流板长为1.5m。在其他条件不变的情况下，改变进水导流板长度进行数值模拟，分析其对