数值模拟方法在二维沉淀池优化设计中的应用

简要介绍了数值方法在沉淀池悬浮物浓度计算中的应用方法 ,并尝试通过数值模拟过程建立起沉淀池沉降效率与几何尺寸间的关系 ,将其作为约束条件之一建立了一个简单的沉淀池优化设计模型。最后通过实例阐明了这种基于数值计算的优化设计模型的可行性和优势     

正方形沉淀池内部水流运动模拟及设计应用

针对江苏新纪元环保有限公司自主研发的上下全截面正方形沉淀澄清池进行水流运动模拟及分析。正方形沉淀澄清池的水力特性对其沉淀效果有很大影响,在沉淀池水力设计中应通过对池型以及各种几何参数的优化,使其池内回流区范围尽可能减小,并且尽量使池内垂直断面上流速均匀平稳,研究中主要利用模型模拟正方形沉淀澄清池在不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场,经过分析比较出较为合理的沉淀池运行工况以及较为合适的挡板布置形式,进而提高沉淀池的运行效率。     

平流沉淀池紊流流场的数值模拟

对平流沉淀池的紊流流场在不同边界条件下进行模拟计算,分析比较边界条件的简化程度对平流沉淀池模拟计算的影响。结果表明,平流沉淀池入口处进流条件的简化和污泥斗的忽略与否对平流沉淀池流态的计算结果影响较大,在实际计算中应尽量采用真实的边界条件进行计算。以真实边界条件计算,分析表明,紊流场模拟的流态比层流场模拟更符合实际平流沉淀池的流场情况。     

周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究

通过计算模拟二沉池流态,解决了二沉池流态测定的难题,该模拟方法速度快、精度高、不需要实型池.通过对实际池的计算发现,周边式二沉池上溢流集中在靠池周边的区域,以垂直向上的流线为主,池中心上部存在着较大的水流死区,由此解释了该类型池澄清能力小的原因.     

沉淀池的数值模拟

运用计算流体力学软件FLUENT模拟了平流式沉淀池在不同进水口高度,进水挡板位置,颗粒密度和圆弧形扰流板位置下的流场、悬浮物的浓度场。从模拟结果的分析比较可以看出,在一定范围内改变沉淀池的进水口高度,对沉淀池的去除效果没有影响。挡板的淹没深度和颗粒的密度则对悬浮物的去除效率影响较大。挡板的水平位置只在一定范围内变化才能使沉淀池保持较为理想的去除效率。圆弧形扰流板的加设可以改变沉淀池内流态不均的现象,从而提高沉淀池的运行效率。     

周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究的数值方法

利用一种半解析半离散的数值方法来求解偏微分方程,从而确定二次沉淀池的流态。该方法具有精度高、速度快、占用计算机内存小的特点。所编制软件可在486微机上运行。计算结果与文献相比较,一致性很好,从而验证了本文方法的正确性。还给出了池型尺寸变化对池中心上部水流死区的影响,为具体设计者提供了参考依据。为进一步的优化设计创造了条件。      

周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究

通过计算模拟二沉池流态,解决了二沉池流态测定的难题,该模拟方法速度快、精度高、不需要实型池.通过对实际池的计算发现,周边式二沉池上溢流集中在靠池周边的区域,以垂直向上的流线为主,池中心上部存在着较大的水流死区,由此解释了该类型池澄清能力小的原因.     

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。     

平流沉淀池数学模型研究进展

概述了沉淀池数学模型的研究现状及进展,根据模型的维数不同,详细介绍了各种模型的原理、发展历程及适用范围,指出了目前研究中存在的一些问题,并对将来的研究方向进行了展望。     

辐流式二沉池的数值模拟及应用

采用标准k—ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型对辐流式沉淀池内的水流速度场和悬浮物浓度场进行了模拟。通过验证表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流流场以及污泥的分布情况。利用该模型模拟辐流式沉淀池在不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场、悬浮物的浓度场,经过分析比较提出了更合理的沉淀池运行工况,并优化了挡板的布置形式,以期提高沉淀池的运行效率。     

Numerical modeling method on the movement of water flow and suspended solids in two-dimensional sedimentation tanks in the wastewater treatment plant

Taking the distributing calculation of velocity and concentration as an example,the paper established a series of governing equations by the vorticity-stream function method, and dispersed the equations by the finite differencing method.After figuring out the distribution field of velocity, the paper also calculated the concentration distribution in sedimentation tank by using using the two-dimensional concentration transport equation.The validity and feasibility of the numerical method was verified through comparing with experimental data.Furthermore,the paper carried out a tentative exploration into the application of numerical simulation of sedimentation tanks.     

Numerical modeling method on the movement of water flow and suspended solids in two-dimensional sedimentation tanks in the wastewater treatment plant

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｓｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ .Ｆｒｏｍｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ,ｏｎｅｑｕａｒｔｅｒｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｉｓｕｓｅｄｆｏｒｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｓ (Ｓｗａｍｅｅ ,1 996) .Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃ…     

Application of numerical simulation on optimum design of two-dimensional sedimentation tanks in the wastewater treatment plant

The paper establishes the relationship between the sttling efficiency and the sizes of the sedimentation through the process of numerical simulation,which is taken as of the constraints to set up a simple optimum dsigning model of sedimentation tank.The feasibility and advantages of this model based on numerical calculation are verified through the application of practical case.     

Numerical simulation of the sedimentation of cylindrical pollutant particles in fluid

The sedimentation of cylindrical pollutant particles which fall through a fluid is investigated. Differing from previous research work,particle oscillation and effect of particle on the fluid are considered, and the torque exerted on a particle when viscous fluid flow around a particle is got through experiment and included in the numerical simulation. The computational results showed that the sedimentation velocities of particle increase slowly with the increase of particle aspect ratio 9. For disk-like particle, when the motion direction of particle is parallel to axis of particle, particle falls more slowly than the case of perpendicular to axis of particle; while for rod-like particle, it is inverse. For sedimentation of a crowd of high-frequency oscillating cylindrical particles with arbitrary initial orientation, both vertical velocity and horizontal velocity oscillate dramatically, the degree of oscillation of the former is stronger than the later. A crowd of particles fall more quickly than an isolated particle. Particles tend to strongly align in the direction of gravity. The computational results agreed well with the experimental ones and helpful for controlling of pollutant particles.     

基于数值仿真-响应表面法的二沉池优化研究

以长沙市某污水处理厂二沉池为例,采用多相流混合物模型与k-ε湍流模型结合对辐流式二沉池内速度场和污泥浓度场进行了数值模拟.以出水口悬浮物浓度(SS)为响应目标,对影响二沉池沉淀效果的3个影响因素(进水口流速、颗粒污泥粒径、挡板的淹没深度)进行中心复合设计(central composite design,CCD),并经响应表面法分析得到影响出水SS的二次回归模型,确定了二沉池沉降的最佳条件:进水口流速为0.03m·s-1,颗粒污泥粒径为220.41μm,挡板的淹没深度为3.45m,采用数值仿真模拟实验得到出水口悬浮物浓度值为2.4mg·L-1,较优化之前的仿真结果一周平均值6.7mg·L-1相比,其处理效率提高了64.2%.采用数值仿真和响应表面法结合对二沉池工艺条件进行优化研究,可以加速寻优过程,是工艺优化的辅助工具.     

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.     

污水处理厂二沉池数值模型研究进展

数值模型模拟在污水处理厂二沉池设计、运行操作和优化方面具有无可替代的优势,对现有数值模型进行归纳与总结对实际应用中选择及建立模型至关重要。介绍了用于二沉池数值模拟的欧拉-拉格朗日模型、欧拉-欧拉模型和混合模型等多相模型的原理,对各模型的适用性进行阐述,总结其优点和不足;阐述了单相模型在污泥沉降中的应用原理,提出单相模型通过耦合单独的固相输运方程来描述污泥沉降运动规律,其在二沉池污泥浓度分布预测上优于多相模型;论述了污泥沉降速度模型研究现状,其中包含利用批量沉降试验的污泥间歇沉降模型和描述污水处理厂二沉池连续流污泥沉降模型;较为系统地综述了二沉池污泥负荷、几何结构、温度等因素对二沉池内水质模拟结果的影响;最后对污水处理厂二沉池数学模型的选择和沉降模型后续研究进行了展望。

     

考虑悬浮物吸附沉降作用的海湾放射性核素迁移数值模拟

首次建立了考虑悬浮物对放射性核素的吸附沉陷影响的海湾放射性核素迁移数值模型，并对模型进行了检验，对所建模型和先前不考虑悬浮物吸附沉陷影响的放射性核素迁移模型进行了模拟对比分析，充分体现了考虑悬浮物对核索迁移影响进去的必要性。应用本模型对大亚湾核电站诽出的放射性污染物137Cs在大鹏澳内的迁移分布状况进行了模拟分析，其模拟结果与实测结果吻合良好，表明了本模型的可靠性，可为放射性污染源对海湾环境影响评价提供科学依据。     

摩托车油箱冲压成形数值模拟分析

应用PAM STAMP软件对摩托车油箱的拉延成形过程进行了详尽的有限元模拟分析 ,通过对模拟分析和实际冲压结果的比较 ,验证了摩托车油箱拉延成形模拟分析建模的合理性和模拟结果的准确性。并简要分析了模拟结果和实际冲压结果产生差异的原因。结果表明 ,采用PAM STAMP数值模拟软件可准确分析摩托车油箱的冲压成形过程。