数值模拟在辐流式沉淀池中的应用

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1、大连海事大学硕士学位论文数值模拟在辐流式沉淀池中的应用姓名：姚文兵申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：林建国2003.3.1摘要本文的研究对象是抚顺乙烯厂生活污水回用工程中的辐流式沉淀池。本文采用计算流体力学的方法，对沉淀池的流场和浓度场进行数值模拟和分析，得出沉淀池的水力特性对其沉淀性能具有较大影响的结论。首先本文对沉淀池内流体进行系统分割和模型假设，建立了其流场与悬浮物浓度场的稳态数学模型。然后基于交错网格上，采用有限体积法导出控制方程的离散格式，利用SIMPLEC算法对其流场进行求解，并在流场的基础上计算出浓度场

2、。最后通过和大型商业软件ANSYS以及该池的取样实测结果相比较、验证，可以看出本文计算出来的流场和浓度场是正确的。本文通过对数值计算和模拟结果的分析表明，沉淀池的水力特性对其沉淀效果有很大影响。在沉淀池水力设计中应通过对池型以及各种几何参数的优化，使沉淀池内回流区范围尽可能减小，尽量使池内垂直断面上流速均匀平稳。可见，在污水处理工程的设计中，对沉淀池或者其它水力构筑物进行数值模拟是可行的。并且也是很有意义的。关键词：沉淀池有限体积法ANSYS流场浓度场AbstractThethesisdoessomeresearchonth

3、ecircularsettlingtank，whichisusedinthewastewaterrecycleprojectofFushunEthenecorporation．Thecomputationalfluidmechanicsprincipleswereappliedtonumericalsimulationandanalysisofflowandconcentrationfieldofthecircularsettlingtanks．Ithasbeenshownthathydraulicpeculiarityis

4、aimportantfactortoinfluencethetankefficiency．First，astaticmathematicalmodelforflowandparticleconcentrationfieldsinthecircularsettlingtankisestablished，whichisbasedonsystempartitionandmodelassumption，Second，basedonthestaggeredgrid，thediscretizationschemeofcontrolequ

5、ationisdrewbythefinitevolumemethod，anditssolutioniscalculatedbytheSIMPLECalgorithm，whichcontributestothedrawingoftheflowandparticleconcentrationfieldsofthesettlingtank．Last，itCanbeseenthatthecalculatedflowandconcentrationfieldarecorrectbythecomparsonwiththecalculat

6、edresultofANSYSandsamplingmensurationinthetank．Ithasbeenshownthathydraulicpeculiarityhasaimportantinfluenceonthesettlingtankefficiency,byanalyzingthecalculatesolution．Inhydraulicdesignofsettlingtank，careshouldbetakentoensurethesmallerrecirculationregionsandensurest

7、eadierflowvelocityonverticalsectionofsettlingtank．Soitisfeasibleandmeaningfultomakethenumericalsimulationonthesettlingtankorotherhydraulicbuildinginthedesignofwastewatertreatmentproject．Keywords：SettlingtankFinitevolumemethodANSYSFlowfieldConcentrationfieldlI1．1引言第

8、1章概述1．1．1水资源时空上的分布不均，导致供需矛盾日益突出水是人类生命最基本的要素。然而，今天以至并不远的将来，水资源问题已不容乐观。战略家预言：21世纪是石油让位于水的世纪，以缺水、水域污染和饮用水质量下降这“三大挑战”为核心的水危机，将成为继20世纪危机之后21世纪的最大危机。生命