侧伸搅拌厌氧反应器流场的数值模拟_王卫京

34　　　　　　　　大连大学学报二★一★年第五期侧伸搅拌厌氧反应器流场的数值模拟王卫京1,陈淑花1.2,陈　理1,左秀锦1(1.大连大学环境与化学工程学院,辽宁大连116622;2.大连理工大学流体与粉体研究所,辽宁大连116012)摘　要:侧伸搅拌厌氧反应器是一常用的厌氧反应器。对侧伸搅拌厌氧反应器进行数值模拟。模拟结果表明,流体在反应器内形成循环流动,反应器内的湍流特性分布并不均匀。关键词:搅拌厌氧反应器数值模拟中图分类号:X703　　　文献标识码:A　　　文章编号:1008-2395(2010)06-0034-02收稿日期:2010-04-29基金项目:辽宁省教育厅科学技术研究项目资助(2009A068)作者简介:王卫京(1971-),男,副教授,Email:wangweijing@dlu.edu.cn　　1　引言厌氧反应器广泛应用于各种废水的处理过程中。在进行厌氧反应过程中,为了强化混合,常常需要搅拌,侧伸搅拌是厌氧反应器常用的搅拌方式。在目前工业上进行侧伸搅拌厌氧反应器设计时,大都依赖经验进行,设计效果达不到最优。近年来,计算流体力学广泛应用于各种不同流场的研究,通过流场的数值模拟不仅可以得到实验手段无法得到的局部信息,而且还能节省研究经费。因此,国内外学者也开始用计算流体力学的方法研究厌氧反应器内的流场结构。RobertN.等学者用Fluent软件模拟了厌氧反应器内流动,模拟结果显示,厌氧反应器的重要操作参数如水力停留时间模拟值和计算值吻合较好[1-2]。在国内,叶群峰[3]对UASB反应器内单相流动进行了初步数值模拟。王卫京等[4]对UASB反应器内气液两相流动进行了数值模拟,并得出了厌氧反应器内气相和液相的流场。这些研究对厌氧反应器流场进行了探索,但总体上来说,厌氧反应器内流动还未得到充分研究。本文对侧伸搅拌厌氧反应器内流场进行了模拟,研究反应器内的流动规律。2　流体力学模型本文采用Fluent软件进行模拟计算,假设流动为稳态不可压缩流动,厌氧反应器内的湍流用k-ε方程进行计算。连续性方程为:divρu=0动量方程为:div(ρuu)=div(μeffgardu-gradρ在方程中μeff=μt+μt　　μt=pCμK2εk和ε分别由下述两方程得出:div(ρuk)=div(μeffσkgradk+G-ρεdiv(ρuε)=div(μeffσkgr