基于Fluent的新型布水器的设计与分析.pdf

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1、基于Fluent的新型水器的役针分衍米口郝一舒口张萌口汤国庆同济大学机械与能源工程学院上海201804摘要：针对传统多孔布水器布水不均匀、布水口易堵塞的现象，提出了双臂单孔的新型布水器的设计。该结构包括中央旋转水管和可调控的布水横管，中央旋转水管带动端部的布水横管实现圆周运动，使圆形水池内污水均匀覆盖。建立了布水器的数学与运动学模型，利用Fluent对不同扩散角的喷嘴内外流场进行数值模拟，优化喷嘴参数，使新型布水器达到预期的布水均匀效果关键词：新型布水器运动学模型Fluent喷嘴设计流场分析中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：1000—4998(2014)12-0022-03A

2、bstract：Anewdesignofdual-armuniporouswaterdiffuserwasproposedaimingattheweaknessofunevendistributionandeasyblockingintraditionalmuhiporouswaterdiffuser．Themainstructureconsistsofacentralswivelingpipeandadjustablewherethecentralswivelingpipecandrivethediffusingtransversetubuleatitstiptoachieveacir

3、cularmotionthatwillbringanuniformcoverageofsewageovertheroundpoo1．AmathematicalandkinematicsmodelforwaterdifuserwasbuiltwhileFluentwasemployedtoperformanumericalsimulationforflowfieldsbothinsideandoutsideofthenozzleatdifferentdiffusionanglewithanattempttooptimizethenozzleparametersandachievethede

4、siredeffectofuniformdiffusionbythenewmodelofwaterdiffuser．KeyWords：NewModelofDiffuserKinematicsModelFluentNozzleDesignFlowfieldAnalysis传统多孔布水器分为变直径和变间距多孔布水的速度旋转，可调控的布水横管每次转过一个角度，就器。在变直径多孔布水器中，喷水孑L直径随着与水池中会在滤池中形成一个同心圆，这些同心圆就是可调控心距离的增加而增大，在运行一段时间后，布7K#L~布水横管的布水轨迹。为了达到布水均匀的目的，新型生长的生物膜或废水中的悬浮物堵塞，引起各孔

5、口水布水器使用等布水间距的方法，配合等价线性均布模量改变，导致布水不均匀。在传统的变间距多孔布水器型，使水池表面单位面积上的布水量相等。设计中，布水孔通常将滤池截面分成数个面积相等的假设在布水器工作时，布水横管画过了凡个圆，即圆和圆环，污水经布水小孔向下喷洒，其在滤池表面有个形状为同心圆的布水轨迹，当布水器分别运动所形成的面积应与小孔直径、小孔与滤料层表面的高至这些布水轨迹上的时候，中央旋转水管的角速度是度及水压有关．因此．变间距多孔布水器的实际布水不同的。为了实现布水均匀，就必须使出水口在各圈运效果也不均匀。新型布水器由两个主要结构组成：中央动的线速度保持相同，即：旋转水管和可调控的布

6、水横管。Jrl：2r2_．．·=O)nrn~V(1)新型布水器结构如图1所示。中央旋转水管起到式中：。为布水器在半径为r．最外圈运动时，中央旋一个传送污水的桥梁作用，并带动端部的布水横管以实现圆周运动．使圆形水池内都有污水覆盖¨2]。可调控的布水横管是保证从水池内圈到外圈均能有水布到和满足均匀布水的最关键部分。通过与中央旋转水管的运动配合，当布水横管相对于旋转水管的角度变化(从小到大)时．出水孔完成了从圆形水池内圈逐步到外圈的运行轨迹，使整个水池范围内都能让污水覆盖到，实现均匀布水。1新型布水器喷水口运动的数学模型新型布水器运动时．中央旋转水管不断地以不同国家科技支撑计划(编号：2007

7、BAK27B05)收稿日期：2014年7月2014／12机械制造52卷第604期转水管的角速度；为布水器在半径为r次外圈运动某一圈转速的通用公式为：时，中央旋转水管的角速度；以此类推，∞为布水器在西V2霄一2订∑(6)=l~Oi半径为最内圈运动时，中央旋转水管的角速度。i设是布水器出水口运动时的线速度，由此，可式中：m为当前圈数；n为布水器旋转总圈数，1≤m≤以得到中央旋转水管角速度随时间变化的函数：0<<∞12喷嘴的结构设计2t<