曝气池气泡羽流数值模拟及其氧转移影响

结合水流大涡模拟和气泡的颗粒轨道模型建立了曝气池气泡羽流数学模型,依据实测的气泡直径分布在数学模型中设定了10组气泡尺寸。通过对曝气池物理模型的数值模拟和清水氧转移测定实验研究了气泡羽流的流动特性及其对氧转移的影响。结果表明,曝气池内水流在气泡羽流中心区两侧形成环流,在底部区域水流流速的方向基本上是向上的;在距曝气器0.4 m以上的高度上气泡群发生横向摆动,摆动幅度随高度增加而变大;溶解氧的分布主要由水流对流作用决定,水流的扩散作用对溶解氧的传输效果可忽略;曝气池内氧总转移系数在不同地方的相差较小,在通气量为2 m3/h,面积为3 m2的曝气池内最大相对差值约为10%。     

气泡尺寸对曝气池内气液两相流数值模拟的影响

为探索在曝气池气液两相流数值模拟中气泡尺寸对两相流流动特性的影响,采用大涡模拟和欧拉－拉格朗日方法建立了曝气池两相流数学模型.基于模型实验得到的工程上常用的微孔曝气盘的气泡尺寸分布,在数值模拟中设定了3种气泡尺寸分布方案,比较了不同的气泡尺寸设定方案对计算曝气池内水流流速和气含率等参数的影响.结果表明,气泡尺寸对水流流场具有较大的影响,而对气含率分布的影响在大部分区域不明显,只在气含率峰值附近影响较显著;使用多组气泡尺寸的设定方案可以提高计算结果的准确性,采用单组气泡尺寸时应尽量使其接近平均气泡直径.     

氯接触池内水流运动和溶质扩散的大涡模拟

采用大涡模拟(LES)方法数值计算了氯接触池内水流运动和溶质输移扩散,其中由亚格子尺度涡运动引起的亚格子应力通过Smagorinsky-Lilly亚网格模型模拟,计算溶质涡扩散系数的施密特数(Sc)取值0.5。溶质输运方程中对流项的差分格式为QUICK格式。模拟结果与物模实验结果以及标准k-ε湍流模型计算结果相比较,呈现了良好的预测效果,表明建立的数学模型及求解方法在氯接触池水流和溶质输运模拟中的可行性。