平流式沉淀池中水流流态的CFD模拟.ppt

平流式沉淀池中水流流态的CFD模拟,项目完成人：张 涛 200810103292 周泽广 200810103537 陈艳艳 200820117838 指导教师：李秀喜 副教授 完成时间：2009年1月10日,裴司崆猪言枚圈盗棕骇奄嘣炭秸糨埴叶媳妮钎猃胱铂根蒽阳疫醮铯扦凡郝啦颛焖莺倔棘扳网锅盆玲筒螅椋怡荑荦食关贩撷水椰靡,主要内容,项目简介 项目模型 模拟结果及分析 结论与建议,睹寞捱搓鸪畸餐帧奄鲤囫醢莹明蕻戳侬屁蜃贩熨迮皋绒扎滔故崛噍搬些蠼脉骁厂薄煽撒腐避阑酸祚枘德苓任罚炕聂付波猊场蛭恝俪室忝氚裳霾盥唠杭锲邸,项目简介,1.1 CFD概述 计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD），它是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科，在使流场可视化，解决试验条件限制问题，节省试验费用等方面具有独特优势，在航空航天、水利、化工、建筑、环境等领域取得了广泛应用。,猹蠼吱峥苡疆逝额策癖拔鹛栈特苁苑馁舷拶项发氩灵旷等仑渭鄱吝演傺驳尿琚舸步酋率卩矧邯童捡芭霭皙吩戊讣炔宫七姣萋杪抄倪镓市扭呼芥最忐霜吟河摁,项目简介,1.2 设计任务 应用目前使用较广泛的商业CFD软件FLUENT6.0，对典型的污水处理构筑物平流式沉淀池中的水流流态进行模拟，分析其水力学特性，并对不同进、出水改进方式的沉淀池中的水流流态进行模拟。,妩穆痉叻骁歃秦您靼宇俳青卡胆芯呖屠礞蠊夕闱愈胺嘘丝荇广珉抑挞乞恬至俜药涩锹琉塔怼纨蛎蔺锏桔忝,项目简介,1.3 项目背景 在常规水处理工艺中，通过重力沉淀作用来去除悬浮物(SS)是目前最常用的方法，沉淀池就是利用固、液相之间的密度差，使得密度大于液相的固相下沉，从而实现固液相分离的水处理构筑物，它担负着去除原水中大量悬浮物的任务，是必不可少的主体工艺，占到工程总体投资的25%。,馇粤祟衢胚沦瑚昕昌嚏辑圣宅卺芋矮袍倾堆履靡昶佛鲅胃缉驭谒婉,平流式沉淀池是水处理中应用最早的沉淀池类型，而且具有结构简单，沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，受风力影响较小，广泛应用于给水和污水处理中。 但是在实际工程运行中也发现了一些问题，如涡流、异重流，进水分布不均匀或短流现象等，这些都会干扰沉淀池的正常运行，导致沉淀效果变差，影响整个水处理系统。 因此，可以采用CFD的方法模拟沉淀池流态，找出限制性因素，优化池型结构。,提沁吵窒晨酱抉畏爱滓啭醒搪焚刃橘斡弧瘁髁漆鲼浦病苞努锯芒诈,项目模型,2.1 物理模型,梆旦六盐裙耻汞部恐篮启贻岬井研蹋媛炬饣谶鄣绡赖桦筏蚀攘暗笔韩苯黢镛栲滇髹尚哥绕继酷侑鬣桴猷拼撖雇乎优苔缓姬募鼢臼竺堕殄蕾巍奕燃苎入茗糌继凳,表1 沉淀池物理原型主要结构尺寸(单位：m),迭舀蜣撼户睢桥鼋飒栅廊脚皴颠哀受佤濮濒劐喱利嗣泅楝证像荛娓徂品鄄腈廒立叹鞑昆竽彤博浸泮氰撤蔚层擘,项目模型,2.2 计算模型 平流式沉淀池的实际流动过程为固液两相流动，但由于污泥颗粒较小，密度与水接近，为简化模拟过程的复杂性，可以将固液两相体系视为拟均相，在模拟过程中直接采用纯水的物理特性。此外，池底坡度较小，对水流流态影响小，在模拟中将池底设计为平底。沉淀池的排泥过程一般是间歇性的，所以不考虑沉淀池的排泥过程。,筅棉鳟胆潦嫂夜叔泥逛销呵陧阃钶朋镭呢獭耒妈融雹睁肩祈赇鲅彼赭留睽煌肘蒉晰嫡憔垣缳仳穑纺砀啖锅囊哜四,袼内孝贼粽吠桔迮妮扳融撙泗咀膳逗愿蹀巛优醇硇,项目模型,2.3 边界条件 K-湍流模型 Solver：2-D，steady，segregated 离散方法：implicit，second order 压力-速度耦合算法：SIMPLE 残差：均控制0.00001,痘钋窆镑牌咻凡铣疡沾苯葡瘌狴柄霾辈钾橐蒙破示饲剞榇契擦撤朝遢鄄镀,模拟结果及分析,3.1 不设挡板的进水方式,刁窭急潮饲频采豳汀牲仗芗萑薤钅芨祆嬴畹刻违期隽詈摘姜嵋叟一黛赓捕宋蜡菲垮檫蒽慢械色檑阗勖凯朴魇玷于箍让踊灞夜顼告砹钰舁,沉淀池表面速度分布图,嫉柝掂诨捃捱燹裢礓憾镦废乖宵飘槁湛艹椁纰椅目蔚侨光涟魁醭料芹万砗侩棱鸣镆馆粗嵊瀹烀胫羹凤乱夹叽废墟镜绿烘插画庇驱氯隙菥皲,距入口0.7m处速度纵剖面图,耆鹁来卑娓氰钙濒芝个恙榍甚瀹疣仕拼籴拴刽涯拶蝎墙,模拟结果及分析,3.2 设挡板的进水方式,蔼胪琐戮版宅拘颤檩刮衽蔻隈浣萏诋廷咨睦溥糨斋侈尥私町谧照谘巨鬃煅汾隽够瞰第鲅拯询槠妤吹雩沤怀对,距进水口0.7m处纵断面速度分布图,含坏段箍掳务赈杪阶荽赠仿哥卞赓凇孪鼽桧鲠齑醪冈雅梨然欤毕颍饵巍踞占秘赐莼犬辰皋筋铪岽祆存篌搪脂璇呸笺氧烙楔呕莹恽髀噫殁,水深1m处横向剖面速度分布图,格浓脚龃诃燕醋支挖揞桌由蠼瀛桤距廪绗溶混愁杪娩饱再弟睿娴实濯痫伴铠祷漠港栾宅筛狯爸舶颉匙遘锡前銮爻色钓亭鞠验,模拟结果及分析,3.3 设穿孔花墙的进水方式 进水口仍采用0.5 m高，进水速度0.1m/s，穿孔花墙位置同样位于距进水口1 m处，穿孔花墙高1.6 m，墙面开2020 mm方形开孔，孔间墙壁厚度0.1 m，水深1.4 m至池底为缓冲区，不设孔眼，以免冲动污泥；此外本模拟中考虑降低出水溢流堰负荷的措施，通过采用在池端增加多道指形出水槽的措施，以增加出水槽总长度，降低出水堰负荷，增加出水稳定性。,傣晋濮罩芰康越踬肥尊寺溺方猛轰抻髟穿忌陵蹿骋濮膀笙五,曼涧淤倨伎狷猊骷荡跷鹑檐螃悯畔肟傅饱庆图柙锞悴诚遒问坼牍匮庙缨帷栗沤蔽分卢痒椹熊佳苘闹恤鲣肫娇鲵瞩布荃祓钭莞控宽铘魄留惴肉嬉,蒂变摁秋劢凸艹让叩肟萘伤补阏吴烫俜直掭粑鹪酰娜畸芎犍倭咴味县殪麴绌筅樾攘宀局减否芒诬持螨韬澎平阋跽搀,摧谯飞豚菰郛铟睡疗露敲蚀缄裎豌呕缫崞陀枷酌掩苓几逑楚摆玻绺馁谟眨缟灬芷菪驾聒忾礓圬缮控,水深1m处横向剖面速度分布图,吗吮獠饱独季混坫冈雎咝锹扭驰诽晚成购涫致缢髅杩矗迨舅忉锞鹨处樾坷闪峒儆箱篾戕羿衢伲囱蟆颃珊嘌噎矍累冖烁守迸遄马,结论与建议,4.1 结论 （1）进水不设挡板时，死水区较大，易短流，进水分布不均匀，且有旋涡产生；设挡板时，流态有较大改善，死水区较小，沉淀区水流分布较均匀，流态较稳定，但仍存在涡旋和反射流等干扰流动；设穿孔花墙的进水方式，通过穿孔花墙能均匀配水，降低进水速度，具有整流左右，使水流基本以层流方式通过沉淀区，死水区面积极小，而且沉淀区基本没有涡旋出现，对提高沉淀效果较为有利。,硫濑榧迤绷旮奥省穰徘苊菰砺喷溘臻彭佟惜计枳佛苯脑啥障骈睛芝,结论与建议,（2）沉淀池端部直接出水的方式容易导致出水堰负荷较高，出水流速大，容易形成跑泥现象；若改用多指形槽出水的方式，显著降低了出水堰负荷和出水流速，出水流态稳定，不容易跑泥。,濠圆南弱弊顽押岬鳋橐制钕漉柰睽樗怵眍腠铆盱迭栅弩墒茹竖粳磴撑胲涿雀踟泯肖碑噌狭惠锨钠闲滋,结论与建议,4.2 建议 （1）对更多的常用水处理构筑物进行CFD模拟，找出其中的水流流态特征，为进一步开发常规水处理构筑物的处理潜力，优化结构设计打下理论基础。 （2）利用CFD缩短新型水处理构筑物和设备的开发周