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。     

臭氧接触池在污水深度处理中的应用

臭氧接触池的设计不但与臭氧的利用率、灭菌消毒或臭氧氧化的效果及经济成本息息相关,同时由于臭氧的强氧化性和危险性,对池体本身及厂区环境的安全性也至关重要.本文从池型设计、尾气破坏、呼吸阀等方面对臭氧接触池设计进行了概述.     

冷却池的水力热力特性数值模拟

根据局部线性化方法和线性算子迭加原理，给出了深度平均的全场紊流模型的一种混合有限分析离散格式，用来模拟浅水型冷却池的水力热力特性，并进行了试验验证。数值预报的冷却池全场流态，温度分布以及排水口近区流速，温度变化均与试验结果吻合较好。     

圆中环沉沙排沙过滤池三维流场数值模拟

在对圆中环沉沙排沙过滤池的计算区域作了特殊处理后,选用适当的边界条件,采用VOF方法追踪自由水面,结合标准k-ε双方程模型,对圆中环沉沙排沙过滤池进行了三维数值模拟研究。给出了特定断面的清水流速矢量图、流速等值线图和流速轨迹线图等水力参数。计算结果对研究圆中环沉沙排沙过滤池的流场特性和输沙机理以及圆中环沉沙排沙过滤池设计具有一定的指导意义     

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.     

接触摩擦问题的扩展有限元数值模拟方法

研究了采用扩展有限元法分析接触摩擦问题的方法。该方法基于单位分解思想,在位移插值形式中引入不连续函数和裂尖渐近位移场函数分别反映接触面的不连续性和接触面端点的奇异性;根据虚功原理建立有限元支配方程,接触面不连续函数积分采用分区高斯积分的方法。扩展有限元法在分析接触问题时不需要引入接触面单元,接触面可以位于单元内任意位置。因此该方法在分析接触摩擦问题以及压剪裂纹的开裂扩展时有显著的优势。     

基于计算流体力学的往复式隔板絮凝池流场模拟分析

应用计算流体力学软件FLUENT对往复式隔板絮凝池进行了流场数值模拟分析.通过分析发现,池内的水流变化模拟特征与实际情况相吻合,能够较真实地反映流场内部微观的变化情况,从水力学的角度分析了流场对絮凝效果的影响.同时也可为工程设计人员的设计方案优化提供参考.     

往复式隔板絮凝池的优化设计与数值模拟

通过对絮凝动力学的研究,得到絮凝速度梯度与时间的近似关系,并将其应用在往复式絮凝池的设计上。同时应用FL U EN T软件对往复式絮凝池进行了计算机数值模拟,模拟结果表明,将往复式转弯处的矩形渠道转变成圆弧形渠道能够有效去除矩形渠道转弯处的死水区,进而消除传统往复式絮凝池渠道转弯处容易堵塞的问题。同时表明,圆弧形渠道比矩形渠道能够产生更多复杂的涡旋,同时能够产生惯性离心力,提高絮凝效率。     

基于FLUENT的旋流池数值模拟与优化研究

根据流体力学的基本原理,采用湍流流动模型和离散相颗粒运动模型,并基于FLUENT软件,数值模拟与优化研究了某型旋流池.在不考虑颗粒间相互影响的条件下,得出了该旋流池的分离效率曲线,明确了该旋流池的沉淀特征.其结论对于优化旋流池的设计具有参考价值.     

滤料气水反冲洗性能的人工神经网络模拟研究

对3组不同滤料的气水反冲洗性能的正交试验结果,用神经网络方法进行建模研究。建模实践表明:人工神经网络方法适合于滤料反冲洗的灰箱和黑箱系统的建模。建立了滤料气水反冲洗耗水量的BP人工神经网络模型,以便对变量进行重要度和灵敏度分析。在研究的空气反冲洗强度、水反冲洗强度、气水同时反冲洗历时、单水漂洗强度和池型5个变量中,水反冲洗强度最重要,空气反冲洗强度最不重要,为研究在保证清洁度的前提下有效降低气水反冲洗耗水量提供了理论依据。     

Recovery of methane from anaerobic process effluent using poly-di-methyl-siloxane membrane contactors

This paper demonstrates the potential for recovering dissolved methane from low temperature anaerobic processes treating domestic wastewater. In the absence of methane recovery, ca. 45% of the produced methane is released as a fugitive emission which results in a net carbon footprint of -0.47 kg CO(2e) m(-3). A poly-di-methyl-siloxane (PDMS) membrane contactor was applied to support sweep gas desorption of dissolved methane using nitrogen. The dense membrane structure controlled gaseous mass transfer thus recovery was maximised at low liquid velocities. At the lowest liquid velocity, V(L), of 0.0025 m s(-1), 72% of the dissolved methane was recovered. A vacuum was also trialled as an alternative to sweep-gas operation. At vacuum pressures below 30 mbar, reasonable methane recovery was observed at an intermediate V(L) of 0.0056 m s(-1). Results from this study demonstrate that dissolved methane recovery could increase net electrical production from low temperature anaerobic processes by ca. +0.043 kWh(e) m(-3) and reduce the net carbon footprint to +0.01 kg CO(2e) m(-3). However, further experimental work to optimise the gas-side hydrodynamics is required as well as validation of the long-term impacts of biofouling on process performance.     

用N-S方程模型模拟孤立波在各种防波堤堤前的爬高

本文以Navier Stokes方程为控制方程,用k ε模型来封闭湍流模型,采用VOF方法来跟踪波动自由表面,建立了二维垂向数学模型。并用解析解和实验数据对模型进行了验证。利用此数学模型模拟了在水位较浅,不发生越浪的情况下,孤立波在直立堤、斜坡堤、半圆型防波堤堤前爬高的过程,并对波面、速度场和压强场进行了比较。     

泥浆管道输送特性的CFD模拟

为防止挖泥船施工中泥浆泵能耗高、输送阻力大和排泥管道淤堵,以水平管道中泥浆流动过程为研究对象,采用以颗粒动力学为基础的欧拉双流体模型,对水平管道中泥浆输送的固液两相流进行了CFD数值模拟,并与Durand模型的计算值和文献中的试验数据进行了对比。结果表明:数值模拟得到的计算结果与实测值表现出良好的一致性;在管道内充分发展段,管道截面的垂直中心线上颗粒浓度呈不对称分布,并且不对称度随着颗粒浓度增大或泥浆流速变大而降低;粗颗粒在管道底部由于受到升力作用,因此其浓度曲线在管道底部近壁处出现反折;CFD模型得到的压降计算值较Durand模型更接近实测值。     

计算流体力学数值模拟方法的探讨及应用

计算流体力学数值模拟方法可用于各种流体的绕流特性分析,在大跨桥梁、水利工程、土木工程、航空航天等领域均有着广阔的应用前景。将此方法与传统的风洞试验方法进行了对比分析,对计算流体力学数值模拟方法的特点、应用领域及基本方程等进行了阐述。通过具体算例,探讨了计算流体力学软件Fluent关键参数的设置,并将数值模拟的计算结果与风洞试验结果进行了分析比较。结果表明,Fluent计算结果与风洞试验结果在分布规律上完全一致,在建筑物表面各点的风压分布上,也吻合的较好。     

金字塔型人工鱼礁绕流的三维CFD模拟研究

采用CFD技术,仿真研究了5种不同来流速度（0．1、0．2,0．4,0．6和0．8m／s）下金字塔型人工鱼礁（底面边长和高度均为3m）的三维绕流场。定量获得了上升流最大高度、上升流最大速度、上升流平均速度以及背涡区尺度等流场效应参数;揭示了礁体周围涡量和压力的分布特征,并得到了水动力大小和阻力系数;对比分析了金字塔型鱼礁与方型鱼礁和二三棱柱型鱼礁在上升流和背涡流特征量上的差别。     

The prediction of solute transport in surcharged manholes using CFD.

Solute transport processes occur within a wide range of water engineering structures, and urban drainage engineers increasingly rely on modelling tools to represent the transport of dissolved materials. The models take as input representative travel time and dispersion characteristics for key system components, and these generally have to be identified via field or laboratory measurements. Computational Fluid Dynamics (CFD) has the potential to reveal the underlying hydraulic processes that control solute transport, and to provide a generic means of identifying relevant parameter values. This paper reports on a study that has been undertaken to evaluate the feasibility of utilising a CFD-based approach to modelling solute transport. Discrete phase modelling has been adopted, as this is computationally efficient and robust when compared with the time-dependent solution of the advection-dispersion equation. Simulation results are compared with published laboratory data characterising the dispersion effects of surcharged manholes, focusing specifically on an 800 mm diameter laboratory manhole for a flowrate of 0.002 m(3)/s and a range of surcharge depths. Preliminary indications are that the CFD results adequately replicate the measured downstream temporal concentration profiles, and that a threshold surcharge depth, corresponding to a change in hydraulic regime within the manhole, can also be identified.     

Parametric optimisation of two Pelton turbine runner designs using CFD

This paper aims to develop a generic optimisation method for Pelton turbine runners using computational fluid dynamics(CFD). Two different initial runners are optimised to achieve more generic results. A simple bucket geometry based on existing bibliography is parameterised and initially optimised using fast Lagrangian solver(FLS). It is then further optimised with a more accurate method using ANSYS Fluent. The second geometry is a current commercial geometry with good initial performance and is optimised using ANSYS CFX. The analytical results provided by CFX and Fluent simulations are used to analyse the characteristics of the flow for different runner geometries.     

熔滴在不同基板上碰撞、变形和凝固过程的ISPH方法模拟

考虑表面张力、热传递和凝固,利用不可压SPH模型(ISPH)研究熔滴在固体表面碰撞后变形、展开、传热和凝固的过程。采用范德华力模型模拟微小粒子的表面张力,同时建立了基于傅里叶传热定律的热传递模型,并在求得SPH粒子的内能和温度后,根据内能与温度的关系判断SPH粒子是固态、熔化状态或完全熔化的液态。利用该模型研究了热喷涂过程中熔滴碰撞后变形、传热和凝固的过程,分析了熔滴的展开系数与基板的粗糙程度、倾斜角度等影响因素的关系。结果表明,随着基板倾斜角度增大,熔滴凝固后的展开系数显著增大;基板越粗糙,熔滴的展开系数越小。