基于FLUENT對網(wǎng)格絮凝池三維流場的模擬.pdf

1、隨著給水工藝的不斷提高，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，加上空間水資源分布的特點(diǎn)，導(dǎo)致不同地方的給水工藝不盡相同。在給水處理過程中，絮凝是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它直接影響著藥劑的使用量、后續(xù)沉淀工藝的負(fù)荷、進(jìn)而影響出水水質(zhì)。長期以來，許多學(xué)者已經(jīng)對給水處理工藝中的絮凝機(jī)理和工藝進(jìn)行了廣泛的研究，從而促進(jìn)了該工藝的快速發(fā)展，并在傳統(tǒng)的絮凝工藝上發(fā)展出了多種新型的絮凝池。從實(shí)際角度來說，絮凝過程不僅受溫度、PH、堿度等影響，而絮凝過程也會受懸濁液中的顆粒

2、碰撞、聚集、破碎過程的影響。絮凝過程不僅受到添加絮凝劑的影響，而且也受構(gòu)筑物提供的水力條件的影響。絮凝水力條件的作用由水流紊動特性和構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)條件共同決定。網(wǎng)格（柵條）絮凝池，在西南地區(qū)的給水工藝中應(yīng)用較為普遍，而對于該種絮凝池的設(shè)計存在許多盲區(qū)，因此選擇網(wǎng)格（柵條）絮凝池為研究對象。和其他形式的相比，柵條絮凝池絮凝碰撞效果好，形成的絮體密實(shí)度好，絮凝時間短，無須消耗過多的功率等優(yōu)點(diǎn)，可以提供良好的水動力學(xué)條件。
　　本研究以常見

3、的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，同時滿足規(guī)范的尺寸、流速等要求，在此基礎(chǔ)上探討了構(gòu)筑物的尺寸對單個豎井中流場分布的影響。根據(jù)已經(jīng)優(yōu)化的尺寸要求，設(shè)計實(shí)驗(yàn)中試裝置，用實(shí)驗(yàn)中觀察到的渦旋、速度對比驗(yàn)證數(shù)值模擬的結(jié)果特征。研究構(gòu)筑物的尺寸對單個豎井中流場分布的影響表明，出口到底層?xùn)艞l的距離（h2）宜為400-600mm，同時該距離對流場分布的影響要小于入口到首層?xùn)艞l距離（h1）對流場分布的影響。h1的取值范圍應(yīng)在600~800mm之間。同時，柵條層數(shù)對整個

4、豎井空間的物理量（如速度、湍動能、湍動能耗散率、速度梯度等）分布有著較大的影響，層數(shù)越多，湍動能、耗湍動能耗散率在柵條附近分布也就越集中，使得豎井中的平均 k值和湍動能耗散率也就越大，在柵條前后和局部回流區(qū)附近形成的小水流渦旋比例就越高，使得絮凝碰撞的效果越好。通過寬度分別為800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500mm的對比研究，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的寬深比為0.29附近。通過擾流部件截面為矩形、菱形、圓形、漏斗形

5、四種情況的對比，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)截面為漏斗形時，豎井中的速度梯度最大，湍動能也最大，柵條附近的渦旋影響區(qū)域最大，可以提供更好的水力條件。建議在實(shí)際工程中，前段擾流部件的形狀可以設(shè)置為漏斗形，中段設(shè)置為矩形或菱形的，末段不設(shè)置擾流部件，這樣可以減少池體容積。另外，以網(wǎng)格絮凝池對研究對象，分別以前段、中段、末段中的典型豎井為研究對象，相應(yīng)的尺寸分布參考了本文的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，利用染色線流動顯示技術(shù)顯示了網(wǎng)格（柵條）絮凝池內(nèi)的水流跡線和