平流式沉淀池数值模拟分析

利用前人已建立的二维沉淀池数学模型计算沉淀池内水流的流场和过流曲线,并进行验证,结果表明,该模型能够很好地模拟沉淀池中水流的流动以及示踪剂在池内的流动过程．利用该模型,分别计算平流式沉淀池在不同挡板位置、进水口流速和沉淀池长高比下的水流流场、悬浮物的浓度场,并用示踪剂分别计算其过流曲线．分析比较挡板位置、进水口流速、沉淀池长高比等对沉淀池运行效果的影响,并依此确定沉淀池合理的挡板位置、长高比和进水口流速．     

浮筒防冻法在辐流式沉淀池冬季运行中的应用

本文介绍了采用悬挂浮筒来防止大型室外辐流式沉淀池冬季运行发生冰冻灾害的措施。通过三年冬季生产运行证明,防冰冻灾害效果显著,能保障辐流式沉淀池在冬季安全生产。     

平流式沉淀池水流三维CFD模拟

建立了平流式沉淀池水流的三维两相流模型,在动量方程中考虑了相间界面力的作用,以及悬浮物体积分数和两相间密度差的影响;应用计算流体力学软件STAR-CD对模型进行求解.结果表明,沉淀池内宽度方向速度分布是非均匀的;进水口下方和污泥斗上方存在回流区;进水区水流湍动能较大,而沉淀区内很小;同时比较了出水口处是否设置挡板以及挡板深度对流场的影响.以Imam的实验结果进行验证,流场模拟值与实验值吻合很好.     

矩形沉淀池内悬浮物沉降模拟

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的双指数沉速公式,底边界上考虑水流对淤泥的冲刷作用,能够更加真实地模拟沉淀池内水流和悬浮物运动情况。比较各工况下沉淀池去除率,得出的最佳挡板高度与经验值相符,同时利用E.Im am所做物理模型的模拟结果进行验证。结果表明,该数学模型在水流流场和悬浮物浓度分布中均能获得较理想的结果。     

泵站蜗形进水池进水流态数值分析

进水池设计要求是为水泵提供较好的进水流态,进水池内流态的好坏主要取决于进水池结构本身及其进水条件．应用计算流体动力学方法对无偏流及偏流进水工况下蜗形进水池内的三维流态进行了数值模拟,并与矩形进水池的流态进行对比分析,模拟结果表明蜗形进水池无论在无偏流工况还是在偏流工况下都有着较好的进水流态,对偏流影响不敏感,其水力性能优于矩形进水池．     

在偏流进水工况下矩形进水池三维紊流数值模拟

进水池设计要求是为水泵提供较好的进水流态，进水池内流态的好坏主要取决于进水池结构本身及其进水条件.通过计算流体动力学方法针对偏流进水工况下开敞式矩形进水池内的三维流态进行数值模拟，并与无偏流进水工况下的流态对比分析，研究表明开敞式矩形进水池在无偏流工况下有着较好的进水流态，但是在偏流进水工况下流态恶化．     

竖井旋流式溢洪道消能及空化特性

为解决旋流式溢洪道壁面负压及其产生的空蚀问题,提出一种无通气孔的新型竖井旋流式溢洪道,并通过物理模型试验及数值模拟计算对其消能及空化特性进行研究。研究结果表明:无通气孔竖井旋流式溢洪道利用进水隧洞净空余幅作为掺气设施,使下泄水流卷携大量空气进入竖井内形成稳定掺混空腔,在竖井井壁摩擦剪切作用及旋转水流相互碰撞下,水流紊动加剧,显著提高掺气浓度及能量紊动耗散,有效解决旋流式溢洪道中易出现的空蚀破坏、消能不充分等问题。     

旋流澄清气浮池工艺设计及应用

一种新型多功能给水处理构筑物——旋流澄清气浮池技术上可行、经济上合理，成为适合于夏季可处理高浊度水，冬季可处理低温低浊及油污轻污染水的一体化给水处理构筑物。 1 旋流澄清气浮池工艺设计及工作原理 1.1 工艺设计 旋流澄清气浮池如附图所示。其工艺过程是，投加混凝药剂后的原水从池体上部进水管①通过，并经喷嘴②快速混合，水流旋转向下，进入旋流絮凝室③，穿过固定网格和导流板，流入悬浮澄清分离区④进行泥渣分离；在分离区内设置斜管⑤，使泥渣沉淀面积大幅增加，从而提高了沉淀效率，大大降低了出水浊度；分离出来的清水向…     

竖流式沉淀池内流动与污泥沉积特性模拟

竖流式沉淀池内的流动特性和泥水分布规律是结构、工艺设计的关键,然而其内部的流场难以通过常规的实验手段获得,且物理模型花费较大.因此建立了竖流式沉淀池内泥水分离的混合物模型,应用计算机流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对其流场和浓度场进行三维数值模拟.竖流式沉淀池内存在流动漩涡,造成靠近进水管外侧和沉降筒体内侧的流速相对较高.在高度z=2m处的沉降筒体中部流场较好,是泥水重要的沉降分离区域.随着入口流速的增大,沉淀池内受到的扰动增大,导致处理效果变差,当流速从0.01 m/s增加到0.03 m/s的过程中,水出口的污泥去除率从96.35％下降到89.17％.大粒径的污泥颗粒在泥斗中产生了更好的沉积效果,当污泥粒径从50μm增加到200μm的过程中,污泥去除率从31.93％升高到99.92％.由此可知,采用数值模拟方法能够很好的计算得到不同工艺参数下沉淀池内的泥水分布情况和流场规律,从而为工程设计提供参数依据.     

三峡水库香溪河库湾水动力特性分析

为研究解决三峡水库支流库湾水环境问题, 必须探明三峡水库支流库湾的水动力过程. 基于2008年的野外观测数据, 对香溪河库湾水流速度、水温、浊度、水位、流量等因子进行分析. 结果表明香溪河库湾水动力特性难以简单概化为一维特征, 而在深度上具有分层异向流动特征. 支流上游来水主要以顺坡底部异重流形式流出库湾; 干支流水体密度差的变化及水位变动带来干支流水体处于频繁的交换状态, 水库干流水体主要以倒灌异重流形式进入库湾. 香溪河库湾异重流主要由水体之间的温差和浊度差引起, 其中温差是主要原因. 倒灌异重流潜入点深度主要决定于干支流水体密度差; 潜入点异重流厚度主要受水库干支流水体密度差及水位高低影响; 潜入库湾的距离主要受支流上游来流量、水位高低及水位日变幅影响.     

提高除尘废水沉淀效果的研究

为使旋风水膜除尘器的用水能很好循环使用，通过对除尘废水的水流在沉淀池中流速的计算，颗粒在沉淀池中沉淀速度的计算，确定把平流沉淀池改造成为斜板下流式沉淀池，改造后能大大提高沉淀效率，出水水质良好，确保旋风水膜除尘器的正常运行。     

喷射式低温乏汽回收利用装置分析

建立了喷射式低温乏汽回收利用装置的分析模型.对比研究了无旋流、水旋流、蒸汽旋流、水汽旋流4种结构形式下装置效率的变化规律,分析了喉嘴距、混合腔收缩角、喉嘴面积比等结构参数对装置火用效率的影响,研究了水旋流形式下装置火用效率随汽水参数变化的规律.发现最佳的结构形式为水旋流结构,最佳的结构参数为:喉嘴距L=145mm、收缩角θ=18°、面积比M=5.44,得出装置火用效率随进水温度和进汽压力的增加而增加,随进水压力的增加而降低.研究结果可为装置结构的优化和运行参数的选择提供依据.     

D113弱酸交换树脂的水力学特性试验

研究D113弱酸树酯在以自来水为进水条件下，不同流速、不同温度对树脂压力降、反洗展开率和沉降速度的影响规律。结果认为水流速度越大，温度越低，树脂层水流阻越大；反洗流速越大，温度越低，反洗膨胀率越大；树脂粒径越大，温度越高，沉降速度越快。     

短管填料对沉淀池沉淀效果的改进

在模拟平流式沉淀池、竖流式沉淀池及SBR反应器中,通过放置短管填料可以使浊度去除率提高20％～30％,减少泥水分离的时间,浊度去除率随着放置填料的增加和反应器内水流水平流速的减少而增加,在反应器中放置短管填料可以促进混凝效果,投加混凝剂后可以使浊度去除率提高20％左右,短管填料在反应器中自然放置与固定放置相比,浊度去除率可以提高10％左右。     

超大型周进周出式沉淀池优化设计中的水力性能数值模拟

为改善超大型周边进水、周边出水沉淀池的水力性能,利用计算流体力学的方法对工程初步设计方案进行水力性能模拟.针对南方某污水处理厂直径为60m的周边进水、周边出水沉淀池,借助FLUENT 6.3软件包提供的realizablek-ε模型,运用交错网格有限体积法计算分析沉淀池的流场特征,提出了相关的优化设计参数.计算结果表明:竖向流进水并设置双向挡板的沉淀池,其内部环流的半径可增大至26~28m;径深比θ宜在8.0~10.0范围内选择;坡降i应控制为0.050.通过适宜的工程优化措施,可提升该沉淀池的内部环流性能.     

用k_ε紊流模型及有限元法解二维异重流方程

本文用水沙混合水流的运动方程和质量守恒方程作为二维泥沙异重流的控制方程,用k-ε紊流模型闭合雷诺应力,用有限元法解上述方程组,计算了泥沙异重流的流速、含沙量、紊动动能和紊动粘滞系数的分布,并与试验的流速和含沙量资料进行了对比,最后分析了含沙量与紊动动能、流速的关系,阐述了在含沙水流中紊动动能有可能转化为水流的势能.     

180°弯道水槽表面流速分布研究

自然界中河流多是弯曲的,弯道水流结构分析是水力学及河流动力学最重要的课题之一,对河道管理和河流开发利用也有着重要意义.基于粒子跟踪测速(particle track velocimetry,PTV)技术对180°弯道水槽不同流量下的水流表面流速进行测量与分析.试验结果表明:除进口断面,凹岸侧表面纵向流速均大于凸岸侧表面纵向流速,中心线上的表面纵向流速沿程变化相对较小;水流进入弯道后,凸岸的水流开始向凹岸方向运动从而产生横向流速,当水流流过弯顶后,由凸岸向凹岸的横向运动逐渐消失.对比两个流量的流速分布结果,较小流量下表面水流的"顶冲点"发生在弯顶前,较大流量下表面水流的"顶冲点"发生在弯顶后,较小流量下的凸岸侧水流更容易向凹岸方向运动.     

甬江感潮河流桥梁群对防洪纳潮累积影响

为研究甬江上已建桥梁群对感潮河流防洪纳潮的影响,基于Delft3D模型建立甬江二维非恒定流数学模型,并使用原型观测数据对模型进行参数率定和验证,开展典型洪水和潮汐条件下桥梁群对甬江水流流速和水位的影响研究。结果表明：单个桥梁对水流的影响主要在桥位近区,桥梁群因影响范围的重叠而产生累积影响,且增加了对水流的影响范围。通过不同洪水和潮汐条件下桥梁群对水流的影响比较发现,大潮小洪情况下桥梁群对甬江水流的影响较大洪小潮情况下更为明显。     

温度异重流作用下三峡香溪河库湾春季营养盐时空分布特征研究

三峡蓄水后,香溪河库湾春季出现多次水华现象,其与库湾水动力场及营养盐的时空分布密切相关.本文采用数值方法模拟初期蓄水后温度异重流作用下香溪河的水动力场分布,以守恒物质为示踪剂得到香溪河库湾春季营养盐的时空分布特征.结果表明,初期蓄水后,香溪河库湾流速大幅降低,水体滞留时间增加,上游来流对营养盐的输移作用明显减弱,营养盐易在库湾长时间聚集;同时库湾与长江干流水体温差增大,在异重流作用下,长江干流水体在春季沿表层流入库湾,相应营养盐也随水流带入,干流水体对香溪河库湾营养盐的补充作用明显.异重流的存在对营养盐空间分布影响较大,其影响范围随三峡坝前水位及香溪上游来流不同有小幅变动,通过示踪剂的浓度沿程分布可直观给出香溪河上游来流及长江干流入流在库湾的主要影响区域.研究可为三峡水利枢纽正常运行后库湾支流营养盐的控制和治理提供方法和依据,也可为相似库湾营养盐的分布特征研究提供参考.     

喷水推进器进水流道在来流含气条件下的内部流动特性分析

为了研究喷水推进器进水流道在来流含气条件下的内部流动特性,以轴流式喷水推进器为研究对象,对喷水推进器在不同来流含气条件下进行全流域定常数值仿真,得到了不同来流含气条件下进水流道各截面气相体积分数分布特征和不均匀度变化规律.计算结果表明：在低航速区间时,进水流道内流量小、流速低,受管道几何结构影响,下部弯管处流体堆积现象明显,随着航速的升高,流量增大、流速提高,流体在上部弯管处产生流动分离,导致堆积区向上部弯管转移;在来流含气条件下,进口含气率和气泡直径的增大,会导致气液两相干涉作用变强,造成气体堆积现象加剧,影响流面的不均匀度.