【论文】平流式加压溶气气浮池结构设计中的CFD数值模拟

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1、摘要本文利用CFD流体动力学数值模拟技术对平流式加压溶气气浮池的各个反应阶段的流场变化进行了三维数值模拟。对不同的池形的运行工况进行了比较分析，通过改变进水的流速，改变挡板的位置、挡板长度对气浮池进行了单相流模拟，得到了合理的结果，并优化了气浮池的结构设计。Z后，本文对优化后的气浮池又进行了气-液多相流的CFD数值模拟，并利用CFD软件中提供的混合模型模拟了气-液两相流流场的流动情况。通过改变溶气水的进气速度对气浮池的气-液两相流的流场变化进行了探讨，得到了同国外文献相符合的结果。说明CFD技术应用在气浮池研究方面

2、的可行性，也为气浮的研究提供了一个新的思路。模拟的结果也为工程实际提供了一定的指导意义。关键词：CFD技术；气浮池；气液两相流；数值模拟AbstractInthispaper,an3DmathmodelwasestablishedontheflotationtankusingComputationalFluidDynamics(CFD)technique.Thereisgreatadvantageincomparetotraditionalexperimen匚Forexample,thesingleflowofCF

3、Dissimulatedbychangedwaterinletflowandbattlelocationandbattlelong・Theresultofsimulativeisreliableandwehaveoptimizedthestructiondesignoftheflotationtank・Afteroptimizationofthispaperhasconducteddissolvedair-flotationofair-liquidmultiphaseflowCFDsimulation.ACFDmo

4、delusingthetwophaseMixturemodelhasbeenemployedtosimulatetheflow・Changedwater-airinletflow,theresultofsimulativeissimilartothepaperofabroad.ThereisgreatadvantageinCFDofflotationandwehavefoundanewwaytostudyflotationbythismethodindespiteofitsbreifness.Andtheresul

5、tsprovidesomepracticalengineeringguidance・Keywords:CFDtechnique,flotationtank,flowofair-liquidtwophase,mathematicsimulation第一章前言11.1课题背景11.2气浮工艺及加压溶气气浮法的发展现状11.3加压溶气气浮池数值模拟的研究现状61.4平流式气浮池的结构设计121.5本文主要工作13第一早平流式加压溶气气浮池CFD数值模拟基础152.1计算流体动力学(CFD)简介152.2利用GAMBIT建

6、模232.3应用FLUENT进行求解262.4网格独立性验证29第三章单相流CFD数值模拟分析讨论343.1不同挡板位置对流场的影响343.2不同挡板长度对流场的影响423.3不同的进水流速对流场的影响44第四章多相流CFD数值模拟分析讨论474.1混合多相流模型简介474.2应用于平流式加压溶气气浮池的混合模型参数设置474.3不同的进气速度对流场的影响50第五章结论与建议535.1结论535.2建议53参考文献54致谢55附录56声明66第一章前言1・1课题背景气浮技术是近年来发展较快的一种水处理方法，它最早始

7、于选矿。最初是向含有矿物颗粒的水屮通入气泡，使颗粒粘附在气泡上浮出水面形成泡沫，达到分离和富集的口的。口前气浮工艺主要应用于从污水屮去除比重较小的微细悬浮颗粒，使颗粒粘附在气泡表面上浮到水面，形成泡沫，从而达到微细气泡的分离和富集的口的。虽然我们对于气浮工艺的宏观过程已有了较为全面的了解，但随着科技的不断进步以及计算机的应用的普及，使我们能够通过计算流体动力学(CFD)的手段来研究和探讨气浮反应池内的微观过程。气浮过程包括气-固接触、固液分离、泥渣清除、出水收集及液位控制。常用的气浮池分为平流式和竖流式两大类，在这

8、里我们主要研究平流式气浮池。气浮法涉及气、液、固三相体系的物理化学过程，应充分关注气浮过程的热力学、动力学、表面化学等相关原理。在应用方面，口前工业废水及污泥的气浮分离处理缺乏科学的设计规范，多年来主要基于经验或半经验数据进行设计。随着计算流体动力学(CFD)数值模拟技术的发展，完全可以对气浮反应池内的流场进行数值模拟，为理论模型的建立提供参考和检验。因此，