氧化溝曝氣推流設(shè)備布置方式優(yōu)化的數(shù)值模擬研究.pdf

1、氧化溝內(nèi)水流為完全紊流狀態(tài)。為了選擇正確的湍流模型模擬氧化溝內(nèi)的流場，探索適合于溝內(nèi)溶解氧輸運(yùn)的模型，本文對溝型較為復(fù)雜的卡魯塞爾氧化溝進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提高溝底流速，降低能耗。此外，本課題還以探宄其水力混合均勻條件，力求達(dá)到反應(yīng)器最優(yōu)混合處理效果，預(yù)測溝內(nèi)各區(qū)域溶解氧的濃度為研究目的。運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)的方法模擬六廊道試驗(yàn)氧化溝的復(fù)雜水力特性。采用多參考系模型模擬水下推流轉(zhuǎn)輪和曝氣轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，以RNG k-ε模型模擬氧化溝內(nèi)湍流運(yùn)動，自由水

2、面的追蹤則采用VOF方法處理。氧化溝內(nèi)溶解氧濃度的模擬結(jié)合氣一液兩相流混合模型及組分輸運(yùn)模型。
　　本文通過對比得出在曝氣轉(zhuǎn)盤下游加裝小導(dǎo)流板可改善溝內(nèi)垂線上的流速分布。此外，本課題統(tǒng)計(jì)得到了10種工況下氧化溝內(nèi)流速大于0.03m/s的區(qū)域百分比(P)。通過溶解氧輸運(yùn)模擬得到了溶解氧是如何在氧化溝中傳播的示意過程。本課題通過對卡魯塞爾氧化溝的模擬研究，得到了以下結(jié)論：
　　(1)模型驗(yàn)證結(jié)果說明該模型能正確反映出流場的變化情

3、況。氧化溝直道內(nèi)垂向流速分布規(guī)律類似于典型明渠中的對數(shù)分布，水流流經(jīng)彎道時發(fā)生了流速重分布。此外，彎道上的垂向與橫向流速結(jié)果顯示了彎道環(huán)流的存在；
　　(2)在曝氣轉(zhuǎn)盤后增加小導(dǎo)流板能使剛剛經(jīng)過充氧并受到曝氣轉(zhuǎn)盤推動的表而高速水流轉(zhuǎn)向中下部，不僅改善了曝氣轉(zhuǎn)盤附近的局部流場，也影響溝內(nèi)很遠(yuǎn)距離的流場結(jié)構(gòu)，而大導(dǎo)流板作用效果不明顯，有時甚至起到阻流的作用；
　　(3)淹沒比h/H=0.59時為混合最佳工況，通過擬臺不均勻系數(shù)η