利用CFD技术对高密度沉淀池沉淀区的数值模拟和优化改进

摘要

高密度沉淀池(Densadeg)是一种快速沉淀技术，虽然在国内才刚刚开始起步研究、使用，尽管人们对该类型沉淀池的工艺机理及设计研究在国内尚处于起步阶段。但由于高密度沉淀池占地面积小、节省土建投资、抗冲击负荷能力强、具有适用性广、效率高等特点，必将在给水处理、废水处理，以及工业污水处理中具有广泛的应用前景。正因如此，对高密度沉淀池的研究也就有了意义。
　　 本论文在阅读了大量的相关文献后，以笔者曾经参与的黄岩院桥污水处理工程的高密度沉淀池为模型，运用FLUENT软件对其沉淀区进行流态模拟。模拟得到相应的速度场和浓度场。同时改变模型条件对其进行优化模拟，分别在不同颗粒物密度、不同的进水口高度以及增设不同高度的挡墙的条件下对高密度沉淀池进行优化模拟。并分析模拟结果得到，颗粒物密度越大，沉淀区的沉淀效果越好，效率越高;由于沉淀池前段的反应池设置，进水口高度的不同，进水流速则不同，进水口高度越高，则进水流速越低，模拟结果显示，在进水口的高度为2.5m时，即进水流速为0.020m/s，整个沉淀区的流态最好，沉淀效果也较优。而增设不同高度的挡墙后，使得水流的回水半径也相应的增大，污水在沉淀区的水力停留时间增加，矾花的沉淀下降时间增加，这大大的提高沉淀池的沉淀效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 项目背景

1．2 论文研究的目的和意义

1．3 论文研究的主要内容

1．3．1 研究方法

1．3．2 研究目标

1．3．3 研究内容

1．4 国内外沉淀池的研究

1．4．1 国外研究情况

1．4．2 国内研究情况

1．5 论文结构

第2章 CFD基础和FLUENT软件模型介绍

2．1 CFD技术基本原理

2．2 CFD技术国内外的应用

2．3 Fluent概述

2．3．1 Fluent软件组成

2．3．2 Fluent计算流程

2．3．3 Fluent求解方法的选择

2．4 流体流动的基本控制方程

2．4．1 质量守恒方程

2．4．2 动量守恒方程

2．4．3 能量守恒方程

2．5 湍流与固液两相流模型

2．5．1 本论文所选用的湍流模型

2．5．2 固液两相流模型

2．6 求解方法介绍

2．6．1 SIMPLE算法

2．6．2 PISO算法

第3章 高密度沉淀池的基本原理和研究现状

3．1 高密度沉淀池的基本原理

3．2 高密度沉淀池系统流程介绍

3．3 高密度沉淀池的技术特点

3．4 高密度沉淀池国内工艺应用的典型案例分析

3．5 高密度沉淀池的应用前景分析

第4章 高密度沉淀池的数值模拟及分析

4．1 高密度沉淀池的计算模型

4．1．1 项目简要介绍

4．1．2 设计模型参数

4．1．3 高密度沉淀池沉淀区的几何模型

4．2 Gambit建模及网格划分

4．2．1 Gambit三维建模

4．2．2 网格划分

4．3 初始条件和边界条件的设定

4．3．1 流体的物理性质的定义

4．3．2 初始条件

4．3．3 进出口边界条件定义

4．4 高密度沉淀池模拟模型

4．4．1 计算模型的设定

4．4．2 计算方法的确定

4．4．3 收敛条件

4．5 高密度沉淀池流场模拟结果及分析

4．5．1 模拟结果

4．5．2 模拟结果分析

第5章 优化设计

5．1 概述

5．2 不同颗粒物密度下的流态分析

5．2．1 模拟结果

5．2．2 模拟结果分析

5．3 不同进水口高度下的流态分析

5．3．1 模拟结果

5．3．2 模拟结果分析

5．4 增设挡墙后的流态分析

5．4．1 模拟结果

5．4．2 模拟结果分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文