加装导流板对立体循环一体化氧化沟(IODVC)流场的影响

流速分布不均导致立体循环一体化氧化沟(IODVC)出现污泥沉积等问题。利用计算流体力学(CFD)技术对IODVC进行了二维单相流模拟。研究中采用多重参考系模型来模拟曝气转刷的转动及沟内动力的来源,风扇模型来模拟水下推流器对水流的推动作用以及RNG k-ε模型来模拟氧化沟中流场的湍流变化,将模拟数据与实测数据进行拟合验证,再运用验证后的模型研究了加装导流板及其位置对IODVC内部流场的影响。结果表明,CFD模型能够较准确地模拟出IODVC沟道中液流速度分布及沿程变化,加装导流板及合理布设其位置可增加主沟内液流高速区所占比例,同时改善隔板背后的流速分布。因此,在弯道处加装导流板将有利于减少和防止沟道污泥沉积现象,对IODVC的优化设计及工程应用具有一定的指导意义。     

Carrousel氧化沟的三维流场模拟与分析

利用CFD的Fluent软件，采用标准的三维K—ε紊流模型，对桂林市七里店污水处理厂1#氧化沟的流场进行了数值模拟，对导流墙和推进器附近的流速进行了计算分析。结果表明，氧化沟下层流速较低，局部区域流速低于0．2m／s。为了防止污泥沉降，应进一步降低推进器位置。能量损失分析表明，卡罗塞氧化沟能量损失主要来源于沿程摩擦损失和局部损失。可通过增加墙体光滑度、降低入口高度以及增加导流墙的曲率半径等措施减少能量损失，改善现有氧化沟的水力特征。     

污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展

污泥作为典型的不透明非牛顿流体,在厌氧消化反应器内的流场具有复杂性,难以直接进行流场测试分析。结合计算流体力学(CFD)技术,分析污泥厌氧消化反应器内的流场分布情况,探讨污泥在反应器内混合效果和对消化过程的影响,以验证校核反应器优化设计和运行,改善污泥在消化反应器内的流动和混合性能并最终提高反应器性能。在综合文献及前期研究工作的基础上,系统分析并重点关注了CFD数值模拟过程当中多相流模型和湍流模型的选取、污泥流变特性应用、反应器流场评估优化及耦合生化模型等的研究现状及进展,总结了目前污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟过程存在的问题。并指出在考量污泥流变学特性的基础上,利用传质模型将反应器流场和生化过程相耦合,构建流场-生化耦合模型,获取基质转化规律,为优化污泥厌氧消化反应器设计运行提供理论依据,是CFD应用于厌氧消化反应器数值模拟的发展方向。     

合流制排水系统溢流污染就地调蓄处理控制技术研究

在对高效混合絮凝斜板沉淀工艺进行现场中试的基础上,将化学强化处理工艺与调蓄池相结合,针对上海市某合流制排水系统,进行调蓄/沉淀池的概念设计,提出主要设计参数,利用计算流体力学(CFD)模型对调蓄/沉淀池进行优化设计.试验和模拟结果表明,调蓄/沉淀池与单纯的调蓄池相比具有更好的溢流污染控制效果和效益/造价比.     

浅水海湾排污扩散器初始稀释度的计算

流速和水深是影响浅水型海湾扩散器初始稀释能力的主要环境因素,其长时间序列的实测资料在现实中通常很难得到,而平面二维水动力模型的引入可为初始稀释度的计算提供必要和准确的水动力要素。通过建立二维水动力模型模拟受纳海域的流场,利用实测水文资料进行模型的率定和验证,模拟设计水文条件下附近水域的流场,然后提取排污口处的水深、流速和流向的时间序列,再利用近区模型计算任一时刻的初始稀释度,最后进行累积频率分析得到设计保证率下的初始稀释度。将该方法应用于杭州湾某排污扩散器初始稀释能力的评估,研究表明,利用远区模型为扩散器近区模拟提供环境水文要素,弥补了实际工程计算中缺乏实测水文资料的不足,并大大提高了近区模拟的计算精度。     

水质工程用紫外光消毒器的CFD数值模拟

紫外光消毒法是一种重要的污水深度处理方法,消毒器内部辐射强度的分布情况、微生物的停留时间及其运动轨迹对灭菌效果起着至关重要的作用。本文首次在国内系统介绍了采用计算流体动力学(CFD)手段对紫外光消毒器进行数值模拟研究的理论基础和技术路线,指出辐射强度的计算和停留时间的确定是其中的关键。以特定结构的紫外光消毒器为对象,对其内部流场进行了模拟计算,讨论了挡板位置不同所引起的消毒器内部速度场的变化情况;应用离散坐标辐射模型(DO)对紫外光辐射强度分布进行了模拟,同时加入离散粒子模型(DPM)来模拟消毒器内微生物的停留时长和运动轨迹,为最终计算微生物所受紫外光辐射剂量奠定了坚实的基础。     

环境污染与防治 网络版论文摘要

正计算流体动力学(CFD)仿真探究采空区流场的分布规律丁宝成王洋(辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000)计算流体动力学(CFD)仿真技术的发展为采空区流场的研究提供了一种新的方法,为得到综采工作面及采空区流场的分布状况,在给定风量的情况下,对825工作面及采空区进行了建模和数值仿真。运用流场模拟的基本数学理论,     

针对街道峡谷内部气流场的参数化研究

为了建立一个能够快速且可靠地模拟街区尺度交通污染物三维分布的模型以应对实时在线模拟的需求,将城区的最小单位假定为两侧建筑物等高的长街区(街道峡谷),基于CFD模型对街道峡谷内部气流场的模拟结果,对街道峡谷内不同区域的气流(U、V、W 3个分量)与街区几何比例(高宽比HW和长宽比LW)、背景风(u和v 2个分量)的数值关系进行了回归分析。分析结果显示,分量U在非靠近边界的区域与街区几何比例和背景风线性相关性较好;分量V则在靠近地面或顶面的区域;分量W则是在靠近墙面的区域。利用回归分析得到的数值关系构建的参数化方法可以计算得到近似于CFD模型模拟结果的街道峡谷内部气流场。在此基础上,基于高斯模型建立了一个参数化模型,并以黑炭气溶胶BC为例对参数化模型进行评估,评估结果表明,参数化模型具有一定的实用价值。     

本期推荐

正本期"专论与综述"栏目发表了《污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展》(曹秀芹,徐国庆,袁海光,等)一文。该文梳理的研究成果,对于污泥厌氧消化反应器数值模拟、反应器优化运行设计、运行参数选取等均具有参考价值。计算流体力学(CFD)是研究非牛顿流体流动和混合规律的有力工具。利用CFD数值模拟技术,可再现污泥及其他有机固废在厌氧消化池中的流动过程,得到流型分布曲线,实现流场     

液-液射流搅拌提高热水解污泥混合性能分析

在厌氧消化反应器中,机械搅拌是广为应用的搅拌方式,但机械搅拌在运行过程中存在设备维修困难、能耗高等问题。基于前期的研究,利用Ansys 17.2软件平台,构建3 000 m~3液-液射流搅拌厌氧消化反应器1∶1仿真模型,为考察液液射流装置对热水解污泥在反应器内的搅拌混合效果,模拟得出速度云图、速度矢量图、剪切速率图以及死区分布图,并对搅拌性能、搅拌机理进行分析。结果表明:流场区域流速范围0~1.50 m·s~(-1),剪切速率范围0~200 s~(-1);依据斯托克斯定律计算出该流场中沉降速度阈值0.30 m·s~(-1),低于该速度值的部分形成死区,死区主要分布在流场中心区域,其体积为600.88 m~3,占总体积20.58%;相对于流场中心区域,流场内其他区域流速均值为0.60 m·s~(-1),得到较好的搅拌混合。     

污泥流变学及其厌氧消化混合特性数值模拟研究进展

污泥作为一种非牛顿流体,其流变特性对厌氧消化过程中的传质、传热、搅拌和物料输送等有着重要影响。系统阐述了污泥流变学属性,如流变特性的影响因素、流变模型以及其测试方法。由于污泥在厌氧消化反应器中流场的复杂性及其本身的不透明性,难以对其流场进行高效的实验测试,利用计算流体力学(CFD)技术结合流变学参数对流场进行数值模拟是一种有效工具。因此,综合分析了CFD技术在污泥厌氧消化过程中的研究现状及其搅拌混合过程中旋转桨叶处理方法的选择,并对污泥厌氧消化过程中进行数值模拟存在问题及进一步研究方向进行了展望。随着深入研究,以污泥流变学、计算流体力学为基础结合污泥厌氧消化生化反应过程联合数值模拟研究,将会为控制污泥的厌氧消化工艺提供更加全面和重要的技术措施。     

内循环厌氧反应器多相流流场的三维数值分析

利用数值模拟的方法,引入欧拉双流体多相流模型及标准k-s紊流模型,模拟计算内循环厌氧反应器的三相流三维流场,并通过改变污泥颗粒密度及进水流量,针对固相流速及固含率的变化情况,分析条件的改变对流场的影响。研究结果表明,应用数值模拟方法可以获得内循环厌氧反应器内的流场特征;污泥颗粒密度及进水流量的改变对于反应器内污泥颗粒的流速及分布的均匀性有较为明显的影响。模拟结果对反应器的应用及优化设计具有一定的参考价值。     

污水管道强化通风技术的CFD模拟及现场验证

污水管道通风不畅是管道厌氧产生有害气体并不断富集的主要原因.为此,提出了在上下游建筑立管并设置风机以增强污水管道通风的应对方法,且以西安市某建筑的部分污水管道为例,建立了通风效能的计算流体力学(CFD)模型,并进行了现场实验验证.现场实验结果证明了通风效能和CFD模拟方法的可靠性.模拟结果表明:CFD模拟与实测结果偏差...     

基于猪粪流变特性的厌氧消化反应器内的数值模拟

采用流变仪对不同含固率猪粪的流变性质进行测量,分析其流变特性,将流变数据与非牛顿流体模型进行拟合,得到用于描述猪粪流变特性的最佳流变方程。结果表明:猪粪是一种非牛顿流体,黏度随剪切速率的增加而减小并趋于稳定。基于其流变特性,运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟技术,对猪粪厌氧消化反应器内的流场进行研究。模拟结果显示:反应器内速度最大值出现在桨叶末端,猪粪流体在其反应器内的宏观循环运动状态为沿着搅拌轴径向的绕流运动;壁面及顶部和底部区域速度几乎为零,形成死区,容积比率为29.85%。     

氧化沟反应器流体力学特性的数值模拟与实验研究

采用CFD数值计算和体视PIV测试相结合的方法研究卡鲁塞尔氧化沟反应器流场特性。探索复杂边界条件下反应器流场的模拟方法,采用体视PIV技术分别测量了反应器直道、弯道处三维全场流速;研究不同位置处纵、横、垂三向的流动结构和沿程分布特点。结果表明,模拟与实验结果较吻合;纵、垂两向的流动分布是决定沟内水力特性的主要因素;横、垂两向的流动是决定污泥沉积位置的主要因数;外沟靠近曝气叶轮直道段的流速分布上大下小,在低速区底部易发生污泥沉积;外沟远离曝气叶轮直道段流速分布上小下大,利于防止泥水分离;弯道段受横比降和横向环流的影响,内侧容易形成低速区或停滞区而发生污泥沉积。     

基于CFD的大型膜生物反应器的设计及运行优化

基于计算流体力学(CFD)方法,使用Eulerian多相流模型,对500 m~3·d~(-1)的膜生物反应器中曝气管布置方式以及4种气水比(10∶1、15∶1、20∶1和25∶1)进行优化研究,通过对不同反应器构型内部流场、速度场和膜面液体流速进行分析比较,同时借助停留时间分布(RTD)实验对模拟结果进行实验验证。结果表明:曝气管"对齐"布置方式优于"间隔"和"垂直"布置;考虑膜面冲刷以及能耗方面,确定最佳气水比为20∶1,此时反应器内形成了循环流动,膜面冲刷效果比较好,低速区占比较小,对降低膜污染有很好的作用。     

基于数值模拟的电袋复合除尘器入口流速和管道结构优化

利用计算流体动力学(CFD)软件对电袋复合除尘器进行数值模拟,通过改变气流入口流速、调整电凝并区前水平管道长度和增设入口管道内导流板等方法进行优化。结果表明,气流入口流速对改善电袋复合除尘器的除尘效果影响不大,而入口管道增设导流板影响很大。当气流入口流速为18.00m/s、电凝并区前水平管道长度为0.50m、入口管道后一弯管处增设置3块导流板时,电凝并区入口断面、电除尘区入口断面气流分布均匀,相对均方根分别为0.17、0.14,涡流区域基本消失。     

旋风分离器内高速旋转流场的数值计算方法选择

数值计算方法已成为研究旋风分离器内部流场的重要途径。利用计算流体力学方法对旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟研究。分析了不同湍流模型、离散化方式和压力插值方式对旋风分离器内部计算流场的影响,并将所得数值结果与已知的实验数据进行了对比,以期得到最适合的数值模型。结果表明:对于旋风分离器内部复杂流场的流动,运用雷诺应力模型(Low-Re Stress-Omega)能够较好地预测出强制涡中心涡流的运动情况,同时采用SIMPLEC算法、二阶迎风离散化方式和PRESTO压力梯度插补格式能够获得最好的预报结果。     

内循环厌氧反应器多相流流场的三维数值分析简

利用数值模拟的方法,引入欧拉双流体多相流模型及标准k-ε紊流模型,模拟计算内循环厌氧反应器的三相流三维流场,并通过改变污泥颗粒密度及进水流量,针对固相流速及固含率的变化情况,分析条件的改变对流场的影响。研究结果表明,应用数值模拟方法可以获得内循环厌氧反应器内的流场特征;污泥颗粒密度及进水流量的改变对于反应器内污泥颗粒的流速及分布的均匀性有较为明显的影响。模拟结果对反应器的应用及优化设计具有一定的参考价值。     

新型一体化脱硫工艺反应器内流场的数值模拟研究

基于颗粒动力学理论,利用Fluent软件中的气体-颗粒两相流体模型,对新型一体化脱硫工艺(NID)反应器中不同工况下的三维流场进行数值模拟,并结合工厂实测数据及文献数据对模拟结果进行验证。结果表明,Fluent软件的模拟数据与工厂实测数据及文献数据相吻合,利用Fluent软件模拟了NID反应器内颗粒速度和浓度的分布,分析了反应器内流场的形成机制以及烟气进速和颗粒粒径对塔内压降的影响。由模拟结果可知,在烟气进速为18m/s、颗粒粒径为0.5~50.0μm时,颗粒浓度分布均匀,塔内回流区最小,压强变化稳定,最有利于提高实际工业运行的稳定性与安全性。