臭氧接触池的计算流体力学模拟

臭氧接触池的水力特性直接影响着微生物消毒效果。利用计算流体力学(CFD)技术,采用欧拉多相流模型和标准k-ε湍流模型对单管臭氧接触池内的流场进行数值模拟。结果表明:单管式臭氧接触池内臭氧分布比较均匀,基本上没有"死区"现象的产生,可以保证较高的消毒效率,但是气体气泡大量聚集在接触池出口槽下方。模拟结果对单管式臭氧接触池的优化有一定的借鉴作用。     

基于CFD技术的臭氧给水处理工艺研究进展

回顾了目前应用CFD技术对臭氧给水处理工艺的研究情况。从前人的研究成果来看,大多数的研究以臭氧接触池为对象,研究内容主要针对池内出现的回流、死水区问题而进行池型结构的优化,结果发现优化水力结构可提高池内的气液接触效率,并使流态更接近理想推流。部分研究涉及池内臭氧衰减及有机物降解反应的探索,多数结论认为臭氧衰减符合一级反应动力学,有机物降解则为二级反应,但反应机理须视具体情况而定。基于对现在的研究进展及CFD应用前景分析,未来的研究方向将是对于池内有机物降解及相关化学反应机理的进一步研究,以及建立更为全面的处理工艺运行评价指标。     

基于k-ε紊流模型的后台阶流流动特性研究

后台阶流是几何结构简单而流态复杂的流动现象.采用二维k-ε紊流模型对后台阶水流流动进行数值模拟,并结合PIV系统测得的雷诺数,对Re=500~50 000范围的台阶后定常流动流场数据进行对比分析研究.结果表明流场结构存在稳定的回流区,回流区长度随着Re的增大先急速上升,然后又急速下降,最后缓慢回升直至稳定.断面速度受回流区影响较大,峰值随断面的往下游推移逐渐减小,随Re的增加,断面速度也缓慢减小.压力、紊动能的分布也受到回流区的影响,其中紊动能在低雷诺数情况下受回流区的影响较小.     

带尾坎的阶梯溢洪道数值模拟研究

带尾坎的阶梯溢洪道是一种新兴的阶梯溢洪道,在一定条件下可提高掺气效果和消能率,但是对于该种溢洪道内水流三维结构、压强分布以及尾坎参数对相关水力学指标的影响的研究甚少。为此,采用三维紊流数值模拟的方法计算了不同尾坎高度的阶梯溢洪道内水流流态、压强分布、流场结构、旋涡结构、消能效果等。研究结果表明:增加尾坎高度会抬升水面高程,但对水面形态影响较小;台阶水平面上压强分布呈"凹"形曲线,最小值出现在台阶中部,台阶竖直面压强最小值出现在其顶部,且台阶水平面、竖直面上压强均随尾坎高度增大而增大;旋涡强度和尺度随着尾坎高度增大而增大,但是主流流速分布无明显变化;消能率随尾坎高度增大呈上升趋势,但是变幅较小。     

不同水流结构区掺气浓度分布规律试验研究

采用水力学模型试验的方法,通过改变跌坎深度、入射角度、入池流量观测跌坎消力池内不同水流结构区掺气浓度的分布规律,通过控制变量法,对试验数据进行对比分析。试验结果表明:对各水流结构区掺气浓度分布规律影响最大的是入池流量,其次是跌坎深度,而入射角度的影响最小。其中随着入池流量的增加,底滚回流区、冲击区、淹没射流区、附壁射流区、面回流区的掺气浓度都明显增加。随着跌坎深度的增加,底滚回流区、冲击区、淹没射流区的掺气浓度减小,附壁射流区和面回流区的掺气浓度变化不大。随着入射角度的增加,底滚回流区和冲击区的掺气浓度略微增加,淹没射流区的掺气浓度减小,附壁射流区和面回流区的掺气浓度变化不大。     

基于FLUENT的折板絮凝池三维涡旋水流数值模拟

折板絮凝池复杂的涡旋流场对絮凝效果具有重大影响,借助大型流体软件FLUENT,采用κ-ε方程对不同角度的折板絮凝池内涡旋水流进行了数值模拟,比较不同折板絮凝池内水流流态和压力状态,结果表明90°异波折板与90°同波波折板组合对提高絮凝效果最为有利,这为折板絮凝池的工程设计提供了重要的参考价值.     

竖缝位置对竖缝式鱼道水力特性的影响

为了分析竖缝位置对竖缝式鱼道池室内水力特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型和速度-压力耦合SIMPLE算法对不同工况的鱼道进行了数值模拟。模拟结果表明:竖缝位置对主流的形态、主流流速的衰减及竖缝处流速分布影响不大;竖缝位置改变了主流区在池室内的位置,进而影响回流区的分布、大小和流场,竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的25%~35%时,池室内水流流态较合理,能够显著提高过鱼效率。     

海洋深水试验池造流系统中穿孔压力墙参数的研究

深水造流系统作为海洋深水试验池的主要设备,其造流效果的好坏直接决定了水池能否正确模拟深海海洋环境,进而开展海洋工程深水试验研究的能力.通过数值求解RANS方程和标准k-ε湍流模型,对深水池内整体流场的流速和压力分布等流场特性进行了研究.计算结果表明,布置在进水和出水廊道内的穿孔压力墙是深水造流系统中的关键整流设备,其孔径大小、墙的厚度以及穿孔墙的表面粗糙度等参数都会对水池内流场的均匀性,水流在水池内循环流动所受到的压力损失等流场特性产生显著影响.数值模拟的结果对于海洋深水试验池的设计和建造具有重要的参考价值.     

采用青草沙水库水后水厂的运行优化

2011年4月临江水厂原水切换为青草沙水库水,切换后原水水质得到明显改善,水厂出水水质相应提高.水厂根据新原水水质特点调整了工艺运行参数,降低藻类暴发时对生产运行的影响,有效控制了出厂水中溴酸盐、三卤甲烷、二甲基异莰醇等水质指标,采用氯接触池内游离氯消毒的方式降低活性炭池微生物泄漏的风险.     

垂直跌水池中的周期性振荡流研究

在垂直跌水池的水槽试验中,在一定的水力条件与跌水池尺寸相匹配时,跌水池内会形成舌流、滑行水流与周期性振荡流。针对实验观察的现象,采用数值模拟以及理论分析着重研究了跌水池中周期性振荡流的流动演变特性与消能机理,并初步探讨了周期性振荡流的产生机理。研究分析表明,该周期性振荡流的流态呈现有波破碎与水跃的形态,据此可将跌水池分为回流区、水平冲击区、垂直冲击区、表面振荡破碎区以及尾部漩涡区。由于流体的惯性与结构物对水流的反射作用扰动了原流场自由液面,在波和涡的相互作用下形成了周期性振荡流。