往复式隔板絮凝池流场的实验研究与数值模拟

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1、工学硕士学位论文往复式隔板絮凝池流场的实验研究与数值模拟EXPERIMENTALRESEACHANDNUMERICALSIMULATIONSTUDYONFLOWFIELDOFTHERECIPROCATINGBAFFLEDFLOCCULATIONTANK苏生会哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工学硕士学位论文往复式隔板絮凝池流场的实验研究与数值模拟硕士研究生：苏生会导师：伍悦滨教授申请学位：工学硕士学科：水力学及河流动力学所在单位：市政环境工程学院答辩日

2、期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C.:628.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALRESEACHANDNUMERICALSIMULATIONSTUDYONFLOWFIELDOFTHERECIPROCATINGBAFFLEDFLOCCULATIONTANKCandidate：SuShenghuiSupervisor：Prof.WuYuebinAcademicDegreeAppliedfor：

3、MasterofEngineeringSpecialty：HydraulicsandRiverDynamicsAffiliation:SchoolofMunicipal&EnvironmentalEngineeringDateofOralDefense:June,2015DegreeConferringInstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要往复式隔板絮凝池是目前广泛应用的一种给水絮凝工艺，在水量变化不大的情况下，具有絮凝效果良好，池体结构简单，管理方便等突出优点

4、，因此多用于大、中型水厂。然而，往复式隔板絮凝池也存在很大的缺陷，主要是水力条件不理想，絮凝过程中无效的能量消耗比例过大，从而导致池体庞大，絮凝时间长，基建费用高。为探究往复式隔板絮凝池水力条件不理想的原因，本课题以往复式隔板絮凝池的流场为研究对象，以PIV实验和数值模拟方法为手段，深入研究其流场的水力特性对絮凝效果的影响，并以此为依据对往复式隔板絮凝池的工艺结构提出改进优化意见，以期给未来的实际工程设计可供参考的合理建议。根据本文的研究成果，得出了以下结论：（1）标准k模型，RNGk模型和Realizablek模型的

5、计算结果与实验结果的整体趋势大体相同，但通过与PIV实验数据的对比，标准k模型的计算结果与实验更吻合。（2）通过往复式隔板絮凝池的湍动能以及湍动耗散率的分布情况，发现仅在入口段及廊道转弯后的一段区域水流的湍动较为强烈，而在之后近2/3的廊道水流的湍动强度很小，为无效絮凝段，从而从能量角度解释了往复式隔板絮凝池絮凝效率低，絮凝时间长的原因。（3）通过对往复式隔板絮凝池廊道转弯处过水断面面积与廊道中过水断面面积的比值A这一结构设计参数的研究比较，发现当面积比A=1.2～1.5时，能够使廊道转弯处水流平稳过渡，不会由于流速过快而使形

6、成的大絮凝颗粒破碎，也不会形成大范围的死水区。（4）设置不同角度V型挡板对往复式隔板絮凝池的结构进行改进，通过对流速、湍动能及湍动耗散率的比较，本文认为60度至90度的V型挡板能够有效的使通过的水流湍动，而不会有过多的能量耗散。关键词：往复式隔板絮凝池；PIV技术；数值模拟；结构优化；V型挡板-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractThereciprocatingbaffledflocculationtankisakindofflocculationprocessthathasbeenwidelyused.Ifthecha

7、ngeoftheamountofwaterisnotbig,ithastheadvantagesthattheflocculationresultisgood;thestructureoftankissimpleanditisconvenienttomanage.Soitismostlyappliedbythelargeandmediumwaterplants.However,thereciprocatingbaffledflocculationtankalsohasbigdisadvantages.Thehydrauliccon

8、ditionisnotideal.Thepercentageofinvalidenergyconsumptionistoomuch.Thesecausethehugebodyofthetank,longtimeoftheflocculationpr