离散型混凝—破碎动力学模型数值模拟

摘要

离散型混凝-破碎动力学方程（群体平衡模型）很好的描述了颗粒运动、碰撞、絮凝和破碎的过程。掌握絮体颗粒的粒径分布规律以及达到稳定状态的时间，同时研究混凝过程中破碎的作用，通过比较混凝速率的快慢对螺旋絮凝反应器提出新的思路，对于混凝控制及混凝速率的提高具有重要的理论意义。
　　本论文依赖于混凝动力学以及Spicer研究基础，基于群体平衡模型的数值模拟并借助Matlab软件数值求解。在剪切力场机理下的混凝过程中，研究速度梯度G值为常数时和为连续型函数时颗粒运动、碰撞、絮凝和破碎的规律特征，并且提出新的混凝-破碎机理，为混凝效率的提高做出贡献。
　　研究结果表明，剪切力场机理的混凝过程中，在一定时间后表现出折减粒子分布自保守性，即到达一定时间后，絮体颗粒分布不再发生变化到达稳定状态。在混凝过程中，速度梯度G为常数时，其破碎很重要，不可忽略;速度梯度G为连续型函数时，破碎的忽略具有合理性。絮体结构为分形时，随着分形维数减小，混凝速率越快。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究内容

1．3 研究方法

1．4 研究特色与创新之处

1．5 研究意义

2 混凝破碎-动力学研究现状

2．1 混凝机理和絮体形态学

2．1．1 混凝机理

2．1．2 颗粒的絮凝特征

2．1．3 絮凝形态学

2．2 混凝动力学理论

2．2．1 混凝动力学方程

2．2．2 分形理论

2．2．3 絮体分形特征

2．3 自保守混凝动力学研究现状

2．3．1 自保守混凝动力学理论

2．3．2 自保守混凝反应器

2．3．3 分形絮体自保守混凝动力学

2．4 混凝-破碎动力学研究

2．4．1 絮凝体破碎理论

2．4．2 分形絮凝体破碎理论

2．4．3 破碎动力学研究现状

3 离散型混凝-破碎动力学模型数值求解

3．1 群体平衡模型的建立

3．2 速度梯度G

3．2．1 速度梯度理论

3．2．2 自保守速度梯度理论

3．3 破碎速率函数的建立

3．3．1 球形破碎速率函数

3．3．2 分形破碎速率函数

3．4 碰撞频率函数的建立

3．4．1 球形碰撞频率函数

3．4．2 分形碰撞频率函数

3．5 碰撞效率函数的建立

3．6 破碎碎片分布函数的建立

3．7 离散型混凝-破碎动力学模型的求解

3．7．1 求解方法的选择

3．7．2 具体求解步骤

4 絮体粒度分布及自保守特征

4．1 球形絮体粒度分布及自保守特征

4．1．1 速度梯度G为常数

4．1．2 自保守速度梯度G

4．2 分形絮体粒度分布及自保守特征

4．2．1 速度梯度G为常数

4．2．2 自保守速度梯度G

4．3 结论

5 速度梯度G与破碎的关联度研究

5．1 速度梯度G为常数

5．1．1 球形

5．1．2 分形

5．2 自保守速度梯度G

5．2．1 球形

5．2．2 分形

5．3 结论

6 混凝速率比较及螺旋絮凝反应器的优化

6．1 絮体结构球形时混凝速率比较

6．1．1 速度梯度G为常数

6．1．2 自保守速度梯度G

6．2 絮体结构为分形时混凝速率比较

6．2．1 速度梯度G为常数

6．2．2 自保守速度梯度G

6．3 螺旋絮凝反应器的优化

6．4 结论

7 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

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