沉淀池数学模型与流体动力学分析

摘要

二次沉淀池是污水处理过程的重要环节，提高其功效有助于保证出水质量、提高处理效率。然而，二次沉淀池运行规律的时变性、非线性和复杂性，使得人们无法在实际操作中对其运行规律得到全面的认识，为此，本论文开展了对该类沉淀池数学模型的研究，运用模型的手段来了解沉淀池内部规律，以便更好地指导实际中沉淀池的设计和操作。 本文通过回顾近一个世纪以来二次沉淀池的模型发展史，运用简单而又实用的一维通量理论建立了相应的数学模型。利用具有友好人机交互界面的VB语言进行了编程，模拟了沉淀池的沉降过程，并运用该模型去模拟实际污水处理厂的处理数据，取得了理想的效果。虽然一维模型在实际应用中取得了广泛的成功，但是在解释二次沉淀池内复杂的流态时却显得无能为力。因此在二次沉淀池设计中不能有效的对其内部构造进行分析和改进，本文采用计算流体力学方法对沉淀池进行了研究，利用CFD软件FLUENT对沉淀池三维流场进行了模拟，这样就可以在二次沉淀池设计中实现对真实流态的模拟和分析，从而对设计方案进行评估和优化，以尽量避免实际中出现的问题。本文运用数值仿真和物理仿真相结合的方法对沉淀池进行了研究，把两种研究方法有机的结合在一起，研究表明同时运用这两种方法可以很大程度上对沉淀池进行优化设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.1.1 水资源及水污染现状

1.1.2 沉淀池的设计依据及存在的问题

1.1.3 沉淀池设计的新方法

1.2 课题的提出及研究意义

1.3 课题研究的目的和内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

第二章 二次沉淀池的模型及发展

2.1 早期的原理和概念

2.2 经验模型

2.3 动态模型

2.3.1 一维模型

2.3.2 二维模型

2.3.3 三维模型

第三章 二沉池一维通量模型仿真软件的应用

3.1 数值模拟方法简介

3.1.1 数值模拟的概念

3.1.2 数值模拟的过程

3.1.3 数值模拟的优点

3.1.4 数值模拟的局限性

3.2 仿真软件的总体设计

3.2.1 仿真软件的开发环境

3.2.2 仿真软件的预期功能

3.2.3 仿真软件的程序结构流程图

3.3 仿真算法设计

3.3.1 污泥浓缩基本方程

3.3.2 二沉池模型的假设

3.3.3 二沉池模型的建立

3.3.4 污泥固体颗粒沉降速率

3.3.5 参数的效核

3.4 模型的计算

3.5 一维通量模型的应用

第四章 计算流体动力学模型和软件在二沉池中的应用

4.1 计算流体动力学(CFD)软件的介绍

4.1.1 CFD通用软件的发展简述

4.1.2 CFD通用软件的主要特点

4.2 计算流体动力学模型的应用范围和计算步骤

4.2.1 计算流体动力学模型的应用范围

4.2.2 计算流体动力学模型的计算步骤

4.3 二沉池模型的计算

4.3.1 模型的结构及网格化

4.3.2 模型的计算

4.3.3 计算结果的显示

4.3.4 结果分析

结论

1 结论

2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文