HAC高效澄清池优化设计的数值模拟研究

摘要

由于我国目前水源污染严重，且饮用水水质标准提高，为得到更好的处理效果，对现有常规工艺的改进具有重要的意义。水力自控（HAC）高效澄清池在澄清池的絮凝室内加入网格板增加扰流、在分离室内设置挡板增加出水量和减少药耗，是高效节能、高质减排、水力自控净水新工艺的核心构筑物，具有占地面积小、投资省、运营成本低的优点。
　　本文通过流体计算软件FLUENT对HAC高效澄清池的絮凝部分进行数值模拟，并利用湍动能k和涡旋速度梯度G作为絮凝效果评价指标，研究第一和第二絮凝室较适宜的体积比、网格板层间距以及网孔尺寸大小。
　　研究结果如下:
　　(1)在总体积不变、网格板孔径大小不变、开孔率不变的条件下，高效澄清池的第一、二絮凝室体积比为1∶2～1∶3时絮凝效果更好;
　　(2)高效澄清池的絮凝区网格板层间距为700～800mm时有更好的絮凝效果;
　　(3)在开孔率不变的条件下，第一、二絮凝室的网格板网孔尺寸直径组合分别为50mm、80mm与60mm、90mm时，絮凝效果更佳。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 课题的提出及意义

1．3 课题研究的主要内容及技术路线

1．3．1 课题研究的主要内容

1．3．2 课题研究的技术路线

第二章 澄清及混凝技术的研究与发展

2．1 澄清技术

2．1．1 澄清池的工艺概述

2．1．2 澄清池的分类

2．1．3 澄清池的改造

2．2 混凝技术

2．2．1 混凝技术概述

2．2．2 混凝动力学的研究与发展

2．2．3 常用的混凝控制指标

第三章 CFD软件及数值模拟方法

3．1 CFD技术概述

3．2 CFD的计算流程

3．3 求解CFD模型的数值方法

3．4 CFD技术在水处理工艺中的应用

3．5 FLUENT软件

3．5．1 FLUENT程序结构

3．5．2 FLUENT软件在数值模拟中的优点

3．6 湍流数值模拟方法

3．7 湍流模型

3．7．1 N-S方程

3．7．2 湍流模型的分类

3．8 流体力学控制方程

第四章 HAC高效澄清池优化设计的数值模拟

4．1 HAC高效澄清池的模型建立

4．2 高效澄清池第一和第二絮凝室体积比不同的模拟结果分析

4．2．1 不同体积比时的絮凝室内速度v值分析

4．2．2 不同体积比时的絮凝室内湍动能k值分析

4．2．3 不同体积比时的絮凝室内涡旋速度梯度G’值分析

4．2．4 模型二的验证

4．3 高效澄清池网格板层间距不同的模拟结果分析

4．3．1 不同层间距时的絮凝室内湍动能k值分析

4．3．2 不同层间距时的絮凝室内涡旋速度梯度G’值分析

4．3．3 模型二的验证

4．4 高效澄清池网格板网孔尺寸大小不同的模拟结果分析

4．4．1 不同网孔尺寸大小时的絮凝室内湍动能k值分析

4．4．2 不同网孔尺寸大小时的絮凝室内涡旋速度梯度G’值分析

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况