CFD在曝气沉砂池集气罩通风设计中的应用_张伟

CFD在曝气沉砂池集气罩通风设计中的应用张伟1,2,郭春梅2,张志刚2,吕祥翠2(1.天津大学机械工程学院,天津300072;2.天津城市建设学院能源与机械工程系,天津300384)摘要:在现代大型封闭构筑物中,为获得理想和有效的内部空气环境,解决好由机械通风产生的气流形态与构筑物几何边界参数之间的关系十分重要。计算流体动力学(CFD)是解决该问题的一种有效手段。采用标准k-ε双方程湍流模型对曝气沉砂池集气罩内的三维湍气流进行了数值模拟,研究了进风口形式、位置、尺寸以及排风口位置等几何边界参数对速度场的影响。结果表明,排风口位置对罩内速度场的影响不明显,当采用条缝式全周长进风口形式时,罩内工作区的气流形态和均匀性最佳。此外,增加排风量可明显提高集气罩内的流速。关键词:曝气沉砂池;集气罩;通风设计;数值模拟;计算流体动力学中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(2006)07-0097-04ApplicationofCFDinVentilationDesignofGas-collectingHoodofAeratedGritChamberZHANGWei1,2,GUOChun-mei2,ZHNAGZhi-gang2,LVXiang-cui2(1.SchoolofMechanicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2.Dept.ofThermalandMechanicalEngineering,TianjinInstituteofUrbanConstruction,Tianjin300384,China)Abstract:Intheinterestofdesigninganefficientandacceptableindoorairenvironmentinbigen-velopedstructures,itisimportanttoresolvetherelationshipbetweenthegeometricboundaryparametersandtheairflowpatternsproducedbymechanicalventilation.Computationalfluiddynamics(CFD)isaneffectivetooltosettlethisproblem.Therefore,anumericalsimulationon3-Dairturbulentflowinagas-collectinghoodofanaeratedgritchamberwascarriedoutusingstandardk-εtwo-equationturbulencemode.lTheeffectsofseveralfactors,includingshape,locationandsizesofintakes,locationofventetc.,onthevelocityfieldswereinvestigated.Theresultsshowthatthelocationofventhaslittleeffectonthevelocityfield,anddesirableairflowpatternisachievedinthecaseofairinflowingthroughfullfour-sideslotintake.Furthermore,strengtheningventilationcanimprovevelocityingas-collectinghood.Keywords:aeratedgritchamber;gas-collectinghood;ventilationdesign;numericalsimu-lation;CFD随着城市的发展,污水厂对周围空气环境的不利影响越来越受到人们的关注。在发达国家,已经有一些城市污水厂将污水处理构筑物加以封闭,以利于除臭和避免污染大气[1、2]。在我国新建污水处理厂的设计以及某些已建污水处理厂的改造中,也开始注意到了这个问题,例如,在T市某大型污水处理厂的二期改造工程中,拟在初沉池、曝气沉砂池等构筑物的上部搭建集气罩。集气罩的主要功能是97第22卷第7期2006年4月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVo.l22No.7Apr.2006收集污染气体并通过机械通风的方式将其导出,经脱臭和净化处理后再排入大气,同时利用有效的气流组织形式实现通风换气,保证罩内工作区的空气质量。由于集气罩的容积很大,罩内气体流场属多组分气体三维湍流,而且污水池液面所蒸发气体的成分复杂,因此通过试验进行研究的难度很大,比较可行的替代研究方法是利用计算机进行数值模拟。许多