基于DLA_DLCA的絮体破碎及再形成过程模拟研究

《基于DLA_DLCA的絮体破碎及再形成过程模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号10532学号S150100156分类号TU991.2密级公开硕士学位论文基于DLA/DLCA的絮体破碎及再形成过程模拟研究学位申请人姓名薛联鹏培养单位土木工程学院导师姓名及职称贺维鹏助理教授学科专业市政工程研究方向水质净化与水污染控制论文提交日期2018年5月28日学校代号：10532学号：S150100156密级：公开湖南大学硕士学位论文基于DLA/DLCA的絮体破碎及再形成过程模拟研究学位申请人姓名薛联鹏导师姓名及职称贺维鹏助理教授培养单位土木工程学院专业名称市政工程论文提交日期2018年5月28日论文答辩日期2018年5月31日答辩委员会主席施周Num

2、ericalstudyofflocbreakageandregrowthbehaviorsbasedonDLAandDLCAmodelsbyXUELianpengB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMunicipalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssistantProfessorHEWeipen

3、gMay,2018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。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书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门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

4、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。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I基于DLA/DLCA的絮体破碎及再形成过程模拟研究摘要在水处理过程中，混凝是必不可少的一环，其中心任务是形成粒径、结构和强度适宜且容易沉降的絮体。长期以来，大量学者对该过程中不同控制参数条件下生成絮体的形态演变过程开展了研究。但由于絮体形成过程的影响因素众多，如其所在的环境以及混凝剂种类等，同时受制于试验手段和设备，目前为止鲜见对絮体形态演变机理进行全面系统研究的报道

5、。本文以计算机模拟为主要研究手段，分别在有限扩散凝聚（DLA）模型和有限扩散集团凝聚（DLCA）模型的基础上，开展絮体凝聚、破碎及再形成过程的模拟研究。同时开展混凝搅拌试验，尝试与模型中的模拟结果进行对比，并将模拟结果和实际絮凝过程相结合。在计算机模拟过程中，引入分形理论对絮体形态进行研究并借助分形维数对絮体结构进行定量描述，同时在传统模型的基础上增加对破碎行为的模拟，以期从全新的角度研究絮凝过程中絮体的形态特性演变特征，探讨絮体分形成长机制。在MATLAB平台上，借助改进后的DLA模型，并且在模拟过程中考虑改变总凝聚粒子数、粒子来源、粘结方式、粒子运动范围和粘附几率

6、等条件下分别实现了絮体的凝聚、破碎及再形成过程的可视化，并且借助特定算法对絮体的粒度、回转半径、空隙率和分形维数进行实时计算。通过分析这些特征参数的演变过程，得出如下结论：随着总凝聚粒子数的增加，絮体粒度随之增加的同时其结构向疏松多孔的方向发展，絮体致密性也显著降低；适度的降低粘附几率有助于改善絮体的致密性和结构强度；限制粒子来源方式时，絮体的各向异性明显增强并且絮体的结构恶化；改变絮体粘结方式时，絮体生长过程中粘附位点的差异对絮体形态演变过程有显著的影响。此外，对絮体进行适宜程度的破碎后再形成时絮体结构致密性显著升高。与DLA模型相比，DLCA模型更加接近实际絮体形

7、成的过程，其模拟机制更加复杂，对计算机性能要求也更高。借助DLCA模型，在模拟过程中考察不同总凝聚粒子数、粒子运动边界大小、粘附几率和粒子密度对絮体形态演变过程的影响，并对絮体的凝聚、破碎及再形成过程开展模拟。通过对絮体回转半径、空隙率和分形维数的变化进行分析，可以得出如下结论：与DLA絮体相比，DLCA絮体结构更加开放多孔，随着迭代步数的增加，区域内的颗粒相互碰撞形成小絮体，小絮体相互聚集形成一个具有明显分形结构的多孔结构；总凝聚粒子数越大絮体结构越疏松多孔、致密性也显著降低，适度的降低粘附几率有助于改善絮体的致密性和结构强度；粒子运动边界对絮体形