%a0%bc絮凝池中过栅紊流特性数值模拟研究

武汉科技大学硕士学位论文基于CFD的网格絮凝池中过栅紊流特性数值模拟研究姓名：李国强申请学位级别：硕士专业：市政工程指导教师：朱雷20100422武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要2006年卫生部和固家标准化管理委员会发布新的《生活饮用水卫生标准》，原有给水厂不能实现新标准出水浊度1NTU要求，因此须对给水厂实施改造升级。强化絮凝方法是一条有效改善出水水质的途径。通过对混凝动力学机理的分析及水流流念的研究，可以得出网格絮凝池的流念对絮凝效果的影响。本文研究的主要内容为：l、借助CFD软件对网格絮凝池单个竖井内湍流场进行数值模拟，优化网格絮凝池设计。2、从混凝动力学角度分析网格絮凝池中过栅紊流特性，确定单层栅条板最佳间距及双层栅条板栅板|、日J距。本文以某实际工程单体竖井建立完善的分析模型，采用Realizablek-e模型，局部紊动性强区域采用加密网格方式保证模拟的精准度。通过对单层及双层栅条板数值模拟结果展示的图形曲线，借助模拟模拟变量——湍动能k、湍动能耗散率￡和涡旋速度梯度G及“絮凝有效体”分析探讨。研究得出：l、在竖井内，加入栅条方法能够改变整个流场流态；改变栅条密度，增加栅条个数能够增大湍动能，控制水中涡旋的大小和强度，保证网格絮凝池中形成密实的絮体。采用速度进口流速为0．13m／s，栅问距D=4cm或5cm的栅条布置方式，其具备较高湍动能级、较强速度差异。双层栅板使得紊流流场及絮体浓度沿水流断面的均化，使整个过水断面上都有足够的絮体浓度，增大了混凝池的“絮凝有效体”；2、分析得出，双层栅条板布置中，湍动动能使得絮体合理性碰撞及成长的栅条板问距的合理范围为500～700mm，本文研究的双层栅板的合理板问距为500mm。本文通过流态分布规律和流场特性进行了有限的研究，对模拟结果的分析来指导设计研究工作，为设计研究工作提供新方法。关键词：计算流体力学；网格絮凝池；湍动能k；湍动耗散率￡；涡旋速度梯度G；絮凝有效体第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractIn2006theMinistryofHealthandtheNationalStandardizationManagementCommitteereleasedanew”Standardsfordrinkingwaterquality”。TheoldtothenewstandardcallnotberealizedWaterturbidityINTUrequirement，eliminatingtheneedtoimplementtheupgradingofthewaterworks．Theenhancedflocculationmethodisaneffectivewaytoimprovethewaterquality．Throughanalysisofthemechanismofcoagulationkineticsandwaterfow．Themaincontentsofthispaperare：1、Conductnumericalsimulationofturbulentflowfieldinsideasinglesh啦in鲥dflocculationtankbymeansofCFDsoftware，andtooptimizethedesignofgridflocculationtank．2、Analysisoff-gridturbulenceflocculationcharacteristicsofgridflocculationtank，Determinethebestspacingofsinglegridplatetsanddouble-gridplatets．ThispaperestablishedasoundanalysismodelofapracticalengineeringsingleSh撒．madeuseofk-￡model．andinthelocalstrong—turbulenceregionusedencryptiongridwaytoensuresimulationaccuracy．Throughthegraphiccurvedraftedbythesingleanddoubletrashrackplatenumericalsimulationresults，usesimulationevaluationindex—turbulentkineticenergyk，turbulentkineticenergydissipationrate￡．vortexvelocitygradientGand“Flocculationeffectivebody'’．1、Intheshaft，addinggridscanchangethewholef