错流微滤过程中滤饼的形成及渗流强化研究

摘要

文章提到微滤过程发生的膜污染现象引起膜渗透通量随时间急剧衰减,严重制约了微滤膜技术的应用.对微滤过程开展的数值模拟研究需要考虑稀相悬浮颗粒的运动和渗透边界对整个流场的影响.本文基于开源软件OpenFOAM在边界条件和求解器层面上做了进一步开发,采用LES算法、硬球模型以及欧拉-拉格朗日方法,建立了双向耦合悬浮颗粒运动模型,充分考虑微滤过程的本质,构造了悬浮颗粒在膜管内的黏附和沉积模型,再现了真实的滤饼形成及受其影响的管壁渗流边界.采用该模型计算了不同操作条件下悬浮料液通过膜管过滤,形成的滤饼情况和渗透通量的变化,数值计算结果与实验吻合.该模型能较好地描述悬浮颗粒在湍流中的三维运动,更直观地显示膜管内的滤饼沉积形貌.提供了基于数值模拟的滤饼沉积的理论预示方法及沉积抑制的研究方法,具有重要的理论意义和工程应用价值.