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《微污染水強化混凝處理的CFD模擬及實驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號:TU991.210710-2015229021專業(yè)碩士學(xué)位論文微污染水強化混凝處理的CFD模擬及實驗研究代飛導(dǎo)師姓名職稱楊利偉博士葛萬斌教授級高工專業(yè)學(xué)位類別工程碩士申請學(xué)位類別碩士及領(lǐng)域名稱建筑與土木工程論文提交日期2018年5月3日論文答辯日期2018年6月7日學(xué)位授予單位長安大學(xué)TheCFDSimulationandExperimentStudyontheEnhancedCoagulationTreatmentForMicro-pollutedWaterAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandida
2、te:DaiFeiSupervisor:Dr.YangLiweiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要水是居民生產(chǎn)生活和國民經(jīng)濟發(fā)展的基本要素之一，然而由于水文地質(zhì)條件的限制，在我國廣大西部農(nóng)村地區(qū)居民生活飲用水水資源匱乏，而且隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境受到顯著影響，飲用水水源受到不同程度的污染，農(nóng)村居民飲用水存在安全問題。強化混凝處理技術(shù)可有效處理微污染水，通過在混凝過程采取不同強化措施改善混凝劑混合反應(yīng)條件，提高常規(guī)混凝工藝水中天然有機物去除效果。本文以強化混凝裝置為研究對象，利用CFD對強化混凝裝置中的管式
3、微絮凝反應(yīng)器建立數(shù)學(xué)模型以及數(shù)值模擬計算，通過強化混凝實驗驗證數(shù)值模擬計算的分析結(jié)果，結(jié)合理論分析、實驗研究和計算流體動力學(xué)提出強化混凝裝置的最優(yōu)方案。本文主要研究內(nèi)容及成果包括：（1）利用Gambit軟件對強化混凝裝置中的管式微絮凝反應(yīng)器建立數(shù)學(xué)模型，并劃分網(wǎng)格，根據(jù)數(shù)值模擬計算及后處理結(jié)果，得到反應(yīng)器內(nèi)水流的速度分布、湍動能分布，最終確定反應(yīng)器內(nèi)應(yīng)按非均勻結(jié)構(gòu)化對網(wǎng)格進行劃分，其網(wǎng)格劃分參數(shù)為：反應(yīng)器管壁-5內(nèi)第一個節(jié)點距壁面5×10m，管徑方向上劃分120個節(jié)點，軸向節(jié)點網(wǎng)格最大長寬比控制在5以內(nèi)，能夠兼顧數(shù)值模擬計算的效率性與計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，
4、并且數(shù)值模擬計算時采用增強壁面函數(shù)。（2）通過改變管式微絮凝反應(yīng)器的外形以及運行參數(shù)，對反應(yīng)器內(nèi)流場進行數(shù)值模擬計算。根據(jù)速度分布、速度矢量及湍動能分布的模擬結(jié)果：反應(yīng)器的不同類型顯著影響其內(nèi)流場水流流態(tài)，其中波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器最佳；波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器22內(nèi)最大水流流速是其反應(yīng)器入口水流流速的1.5倍，最大湍動能為0.1m/s且湍動作用范圍在反應(yīng)器內(nèi)占4/5管徑，水流流線在反應(yīng)器內(nèi)呈規(guī)律性彎轉(zhuǎn)，在不同水流流速下反應(yīng)器內(nèi)水流水力特性保持穩(wěn)定。波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器在不同水流流速下均能增強水中膠體顆粒的絮凝作用，提升強化混凝工藝的出水效果。（3）對
5、數(shù)值模擬計算進行正交實驗設(shè)計，影響因素分別為反應(yīng)器類型、反應(yīng)器入口流速、反應(yīng)器長度，以反應(yīng)器內(nèi)流場最大湍動能作為研究目標(biāo)，得出正交實驗極差分別為369.34、309.67、110.34，表明管式微絮凝反應(yīng)器內(nèi)水流流場影響顯著程度為：反應(yīng)器類型>反應(yīng)器入口流速>反應(yīng)器長度。（4）利用燒杯攪拌試驗，在原水濁度為78.2~91.2NTU、CODMn為10.5~13.4mg/L的條件下，確定強化混凝實驗中PAC和PAM聯(lián)合投加時，PAC和PAM最佳投藥量分i別為60mg/L和0.8mg/L。（5）通過強化混凝實驗，確定管式微絮凝反應(yīng)器的最佳反應(yīng)器類型為波紋圓管
6、型，與Fluent數(shù)值模擬計算分析結(jié)果中波紋圓管型反應(yīng)器最有利于水流中膠體顆粒進行混凝反應(yīng)的分析一致；確定波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器的最佳運行參數(shù)為反應(yīng)器入口流速0.8m/s；確定波紋圓管型微絮凝反應(yīng)器的最佳長度為20m。（6）對強化混凝實驗進行正交實驗設(shè)計，確定影響出水的濁度和CODMn的去除率的主次因素順序為：反應(yīng)器類型>反應(yīng)器入口流速>反應(yīng)器長度，與Fluent正交模擬計算中對最大湍動能的影響次序相同；確定強化混凝裝置中20m波紋管型微絮凝反應(yīng)器是最佳的管式微絮凝反應(yīng)器，且反應(yīng)器最佳運行參數(shù)為0.8m/s入口流速，系統(tǒng)處理微污染水能夠取得良好的出水效
7、果，出水濁度在1.8NTU左右，CODMn在1.3mg/L左右。關(guān)鍵字：強化混凝，管式微絮凝反應(yīng)器，CFD，湍動能，農(nóng)村微污染水iiAbstractWaterisoneofthebasicelementsfortheproductionandlivingoftheresidentsandthedevelopmentofthenationaleconomy.However,duetothelimitationofhydrogeologicalcondition,theresourceofdrinkingwaterisscarceinthevastrura
8、lareaofwesternChina.Alongwiththerapideconomicde
