基于fluent和piv技术折板絮凝流场特性的分析

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1、兰州交通大学硕士学位论文摘要折板絮凝是在隔板絮凝工艺基础上发展起来的高效絮凝工艺，经过40多年的发展，业已成为净水处理中一种常用的絮凝工艺。折板絮凝通过折板的放缩或转弯形成的复杂流体力学效应来强化絮凝颗粒的接触碰撞，提高絮凝效率，缩短絮凝反应时间。这些定性描述在很多期刊中已有大量报道，但定量分析折板内流场，揭示折板絮凝机理的报道却很少见。为了定量分析折板内流场特性，进～步揭示折板絮凝机理；本文将通过不同工况下的同波折板絮凝模型试验，确定絮凝最佳水力条件；接着在对应工况下，运用PIV测速系统对折板内

2、流场进行局部测量，得出局部典型流场的速度分布；最后在相同边界条件下运用FLUNET软件对折板絮凝池模型进行数值模拟，得出速度分布、紊动动能及有效能耗分布；并将对应条件下的实测结果与模拟结果进行对比，以达到相互验证和指导模拟方法的调整与改进的目的。根据前人研究经验，本文将紊动动能及有效能耗列为衡量絮凝反应的指标。对数值模拟进行网格独立性检验，以确保数值模拟在能量分析方面的精度。基于前人研究成果、絮凝实验、PIV实测与FLUENT数值模拟成果，本文得出如下结论：(1)在紊流状态下，涡量变化率既反映大涡

3、旋流场速度梯度变化的影响，又反映微小涡旋流场粘性耗散效应的影响；它综合了动力学及能量因素的影响；因此，涡量变化率能反映紊动流场对絮凝反应的综合作用。(2)当折板迸口流量为300L／h(折板进口速度为0．0113m／s)时，絮凝效果最好，即为最佳水力条件。(3)随着流量的增大，折板絮凝池各个絮凝段的平均速度随之增大。随着折板进口流量的增大，折板单元水流的离心效应增强，水流在折板冲击区域流速增加很快，明显高于其它区域。折板廊道内形成连续S形高速流带，折板单元其它区域形成扁长涡旋。(4)在絮凝最佳水力条

4、件下，第一絮凝段面积平均流速为0．321m／s，第二段面积平均流速为0．256m／s，第三段面积平均流速为0．200rrds。这与现行《室外给水设计规范》(GB50013．2006)给出的折板絮凝各段流速区间基本吻合，从而验证了规范的实用性与本实验的准确性。(5)折板内中心流场的紊动动能整体高于板壁附近区域。紊动高能区与水流冲击区重合。折板板壁附近有效能耗明显高于中心流场区域，有效能耗高能区分布在水流冲击区后方的板壁附近。基于FLUENT与PIV技术的折板絮凝流场特性分析(6)针对本实验模型，要获

5、得最佳絮凝效果，折板絮凝池流场紊动动能的衰减速率依次控制在25．8％左右与13．5％左右为宜，有效能耗的衰减速率依次控制在35．5％左右与66．1％左右为宜。关键词：折板絮凝；絮凝实验；PIV测速；数值模拟论文类型：应用技术研究兰州交通大学硕士学位论文AbstractFolded-plateflocculationhasbeenanefficientflocculationprocessonthebasisofbafnedflocculation．andithasbeenafrequently．u

6、sedflocculationprocessinwatertreatmentinthepast40years．Contactandcollisionamongflocculationparticlesareenergizedthroughcomplicatedfluiddynamiceffectsthatrepetitiousfolded—platescalingortamingproducesinthefolded-plateflocculation，therefore，flocculation

7、efficiencyiSincreasedandflocculationreactiontimeisshortened．Therearesubstantivemagazinestoreportqualitativeflocculationmechanism，butwhichisscarcelyreportedthrou曲quantitativeanalysisofflowfieldincludedthefoldedplate．Inordertoquantitativelyanalysethecha

8、racteristicofflowfieldintheflodedplate，andf'tla'therdetectflocculationmechanism，thepaperwilldeterminetheoptimumhydraulicconditionofflocculationthroughtheexperimentsofsynchronousfolded．plateflocculationinthedifferentworkingconditions．Then，thety