平流式沉淀池中部进水流场测量与数值模拟

2010年1O月刘百仓，等：平流式沉淀池中部进水流场测量与数值模拟第4卷第5期开或关闭紫光。3数学模型及边界条件3．1数学模型连续性方程：～0／Ai：0(1)d动量方程：=一POxj+POxi+(2)Jax：、其中u、“，(√=1，2，3)为速度分量为重力加速度，P为压强，P为流体密度，r为湍流应力，，(簧+卜2其=湍流动能后方程：差一去(or)=一(3)kPorM．——一——l————1‘一(jJJ8i8i＼8i}、湍流耗散率方程：兰一去(豢)P詈一c砬}2=CelPk(4)一IJ砬(4)其中k为湍流动能，为湍流耗散率，为湍流涡粘性系数，P为湍流动能产生相，P=(詈+OujIOu，i。模型系数采用标准值：=0．09，or=1．0，or：1．3，C1=1．3，C=1．92。3．2边界条件入口，采用均一速度人口的假定：“=“o，=o，W=o，k=0．2u；，=c(／f)(5)其中z=(0．5H)。自由表面，垂直水面方向的速度为零，采用刚盖假定：=0，咖=，，，8=0(6)出口，采用充分发展边界条件的假定：=0，=“，，=0(7)壁面，采用标准壁面函数法。速度与压强解耦时采用SIMPLE方法，方程求解方法为混合有限分析法n-14]。4流场的测量4．1中部进水时流场的二维测量对进水l：Zl位于池子中部的流场进行了测量，具·3·体实验工况参数见表1。图3所示为工况1与工况2的速度测量值与数值计算结果的比较，实验测量值与数值计算结果总体吻合良好，所采用的计算方法及边界条件同文献[6]。图3．b中的第4、第5个断面存在少许偏差，可能是自由表面按刚盖假定及采用k—同向湍流模型而产生的。表1实验工况参数Tab．1Experimentparameters实验进水流量／平均口高(L·池长／池宽／水Re流j编号mmcm(cm·s。。)度／cms1工况1644．62．41．221．63704117．20工况266．92．41．218．657123．08：季．_05005005OO5OO5OO5O050050u／(cm·s一’)a．工况10实验值一计算值：lI。m#，ucm。00l暑1占lo}。j。气．I．．01005050505050505u／(cm·s一)b．工况2图3不同工况时水平速度的流场Fig．3Velocityvectorufieldatdiferentflowconditions4．2流场的三维测量关于流场的三维速度测量及风速对流场的影响，未能够进行系统的测量实验。主要是因为三维速度的测量难度大，仪器调节困难，紫色激光较弱，调至较高信号率需要很长的时间，绿光、蓝光和紫光聚焦于同一点很困难，因此仅对少量点进行了测量，但足以说明沉淀池内水流流动的三维效应是较明显存在的，图4中速度与速度处于同样的级别，均较小。10cm