涡旋澄清池反应区流场模拟分析研究.pdf

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1、器给水排水工程@《姆黪{《i箩黪嚣艟档《l{强谚蠹露鞭棼棼r；；i=涡旋澄清池反应区流场模拟分析研究杨静芝，童祯恭，董红军(华东交通人学士小建筑I崔学院，汀两南吕330013)摘要：众多的1程践证明，涡流澄清技术具有较好的经济效益及卡l：会效益。利州Fluent软件对涡旋滞浦池反应区流态情况进行数值模拟，通过分析流态情况技湍动能的数值模拟结果进而优化反应区的设汁．消除死角．最大限度地发挥混合反心效果关键词：涡旋澄清池；反应区；数值模拟；CFD；Fluent中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2012)05—0064—04ResearchonFlowFieldS

2、imulationAnalysisofVortexClarifierTankReactionZoneYangJingzhi，TongZhengong，DongHongjun目前，涡旋澄清池应H{情况较好，取得了良好的壁翻入第二反应室．然后从第二二反应窜底部流flI争缓社会与经济效益．但是南于涡旋澄清池的没计参数往冲，进入泥水分离：具有良好沉淀效果的密实的往都是依据经验来确定，实际运行巾发现，涡旋澄清絮体沉降至浓缩进行污泥浓缩，清水及较小的矾花池有些部位的混凝效果不佳，导致m水状况有时不理颗粒则通过设置在沉淀JX的斜管进一步同液分离，1J、想，此必须对其絮凝机理等进行进一步研究，更好矾花颗粒在

3、重力及接触絮凝作用下停留在斜管J，最的理解其水力状态，进而通过修正没计获得更好的水后斜管I的絮体积累到一定程度时会在重力的作川力条件。目前．CFD在混凝力面的应用主要集中在对通下掉入污泥浓缩I：分离水配水均匀的清水流人过改变水流流态状况来提高絮凝效果来进行研究It-31，沿池体外墙设置的环形集流槽中的砂滤层，冉．砂滤国内外已经有将CFD模型应用到絮凝反应过程中的层下渗到集水槽出水系统，经DN100nlrT1的排水管排先例，通过比较数值模拟结果和实际运行的试验数据，；少量浓缩后的污泥可经喉管流至第一反应室，其证明了CFD对絮凝反应模拟的实用有效性。此次回流量可通过设置在池顶的操作杆控制，大部分

4、污泥研究借助CFD软件Fluent对涡旋澄清池的内部流场通过在池底对称设置的环形排泥管排H1池外进行分析，从流体力学的角度对絮凝过程进行数值模拟，分析池内水流的流动状态，并定性分析水流状态对絮凝处理效果的影响．1模型的建立和数值模拟1．1涡旋澄清池的几何模型和物理模型微涡旋澄清池是在传统水力循环澄清池的基础上改进而来，涡旋澄清]一艺是基于微涡流混凝技术、浅池理论及快速过滤机理基础上而提j¨的，其中处理规模为10m3／h的澄清池结构如图1所示。试验用微涡旋澄清池的池体采用PE塑料板材制作。微涡旋澄清池的]艺流程II：加入混凝剂的原水经过管道混合器后从DN60mm的进水管南喷嘴、喉管澄清池剖面幽

5、进入第一微涡旋反应室：经过渡区后由第一反应室桶图l做涡旋澄清池结构64啼荔技术2012No．5(Sep．)Vo1．30给水排水工程器Water抟∽《敬DrainageEngineering在此次研究中，针对涡旋反应池的建模采用“top—式中：t为时间，s；p为流体密度，km3；为湍流黏性down"方法。反应区的建模是基于圆柱单元简单的布系数：u、、分别为、l，、z方向的流速，rds。尔合并与减操作，其中要注意的是选择容积的顺序很1．3边界条件及计算方法重要。在这里把第一反应室的中心作为(0，0)点。进口边界：涡旋澄清池属于不可压缩流，无需采1．2涡旋澄清池的数学模型用质量进口边界，而采用速度

6、进IZl，流速为0．59m／s。在涉及湍流的计算中，都要对湍流模型的模拟能出口边界：采用自由出流(outflow)，它适用于出口力以及计算所需系统资源进行综合考虑后，再选择合适处的流动时完全发展的情况，用于不可压缩流。的湍流模型进行模拟。此次研究采用标准一模型，即壁面边界：同体边界采用无渗透、无滑动条件的分别引入关于紊动能k和耗散率的方程。标准一标准壁面函数。模型的控制方程的通用形式如下：自由面边界：自由面边界的处理采用刚盖假定1，假想在自由面上存在一个同定的刚性盖，限制了自由+di(p“咖)：di(Fg~o34,)+。(1)面的变化．从而使网格剖分及计算易于进行。式中：P为密度；t为时间；

7、为速度矢量；F为广义扩散内部界面：用在2个区域的界面处，将2个区域系数：5为广义源项。隔开。利用标准一模型对流场和压强进行数值模拟。Fluent提供了3种不同的解格式：分离解(非耦合在反应池内实质是固液两相，絮凝颗粒有效粒径在求解)、隐式耦合解和显式耦合解。Fluent默认使用分0．450mm左右时，可以取得较好的澄清出水效果；当絮离解算器，主要是针对不可压缩流体求解。凝颗粒尺寸在0．04～0．6mm，混合液