基于CFD的网格絮凝池栅间距特性研究

基于CFD的网格絮凝池栅间距特性研究2014年11月第11期城市道桥与防洪基于CFD的网格絮凝池栅间距特性研究李国强，邴帅，刘鹏亮，王卫东（青岛市市政工程设计研究院，山东青岛266071）摘要：以广东中山某镇给水厂单体竖井建立分析模型，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。通过对图形曲线及模拟变量--湍动能k分析探讨，确定了单层栅条板栅间距D=4cm或5cm的栅条布置方式，其具备较高湍动能级、较强速度差异优点，对现有网格絮凝池网格分布改造具有重要意义。关键词：计算流体力学；网格絮凝池；湍动能k中图分类号：TU991.22文献标识码：A文章编号：1009-7716（2014）11-0193-030前言强化絮凝技术的关键环节之一是高效的絮凝池的研究。目前常规及新型池子所取得的实验数据及其分析结果尚处于实验阶段，同时混凝理论分析方法对于絮凝池的研究大多处于初级的指导性阶段。因此基于中山市某镇给水厂网格絮凝池基本参数，分析絮凝池的水力特性指导反应条件的优化，使得絮凝剂在最佳工况条件达到强化絮凝的效果是本文研究的内容。1CFD概述计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，简称CFD），是通过计算机数值计算和图像显示技术，对包括有流体运动和热传导等相关的物理现象系统所作分析的一门新兴学科。CFD的基本原理：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值[1]。2网格絮凝池建模及单栅条数值模拟研究2.1网格絮凝池数学模型的建立中山某镇5万t/d的给水厂，单个竖井尺寸为1000mm×1000mm×4000mm，采用理想液态流模拟絮凝池单井内部流场，顶进底出，水流方向垂直向下。网格絮凝池的单个竖井结构属于中心对称结构，同时本文主要考虑垂直截面速度、能量耗散对流场的影响，因此可以将竖井简化成二维模型进行计算。模型参数见表1。沿切线方向切取尺度为4000mm×1000mm平面，见图1。2.2网格絮凝池模型的边界条件的确定（1）进口边界条件本文对网格絮凝池单体竖井的模拟为不可压缩流，采用速度进口。速度的选取参照中国工程建设标准化协会标准定制的《栅条、网格絮凝池设计标准》中关于前段栅条流速的选取：0.12