基于DLA_DLCA的絮體破碎及再形成過(guò)程模擬研究

《基于DLA_DLCA的絮體破碎及再形成過(guò)程模擬研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、學(xué)校代號(hào)10532學(xué)號(hào)S150100156分類號(hào)TU991.2密級(jí)公開(kāi)碩士學(xué)位論文基于DLA/DLCA的絮體破碎及再形成過(guò)程模擬研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名薛聯(lián)鵬培養(yǎng)單位土木工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱賀維鵬助理教授學(xué)科專業(yè)市政工程研究方向水質(zhì)凈化與水污染控制論文提交日期2018年5月28日學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)號(hào)：S150100156密級(jí)：公開(kāi)湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文基于DLA/DLCA的絮體破碎及再形成過(guò)程模擬研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名薛聯(lián)鵬導(dǎo)師姓名及職稱賀維鵬助理教授培養(yǎng)單位土木工程學(xué)院專業(yè)名稱市政工程論文提交日期2018年5月28日論文答辯日期2018年5月31日答辯委員會(huì)主席施周Num

2、ericalstudyofflocbreakageandregrowthbehaviorsbasedonDLAandDLCAmodelsbyXUELianpengB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMunicipalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssistantProfessorHEWeipen

3、gMay,2018湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以

4、采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保密□，在______年解密后適用本授權(quán)書(shū)。2、不保密?。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日I基于DLA/DLCA的絮體破碎及再形成過(guò)程模擬研究摘要在水處理過(guò)程中，混凝是必不可少的一環(huán)，其中心任務(wù)是形成粒徑、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度適宜且容易沉降的絮體。長(zhǎng)期以來(lái)，大量學(xué)者對(duì)該過(guò)程中不同控制參數(shù)條件下生成絮體的形態(tài)演變過(guò)程開(kāi)展了研究。但由于絮體形成過(guò)程的影響因素眾多，如其所在的環(huán)境以及混凝劑種類等，同時(shí)受制于試驗(yàn)手段和設(shè)備，目前為止鮮見(jiàn)對(duì)絮體形態(tài)演變機(jī)理進(jìn)行全面系統(tǒng)研究的報(bào)道

5、。本文以計(jì)算機(jī)模擬為主要研究手段，分別在有限擴(kuò)散凝聚（DLA）模型和有限擴(kuò)散集團(tuán)凝聚（DLCA）模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)展絮體凝聚、破碎及再形成過(guò)程的模擬研究。同時(shí)開(kāi)展混凝攪拌試驗(yàn)，嘗試與模型中的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并將模擬結(jié)果和實(shí)際絮凝過(guò)程相結(jié)合。在計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程中，引入分形理論對(duì)絮體形態(tài)進(jìn)行研究并借助分形維數(shù)對(duì)絮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量描述，同時(shí)在傳統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上增加對(duì)破碎行為的模擬，以期從全新的角度研究絮凝過(guò)程中絮體的形態(tài)特性演變特征，探討絮體分形成長(zhǎng)機(jī)制。在MATLAB平臺(tái)上，借助改進(jìn)后的DLA模型，并且在模擬過(guò)程中考慮改變總凝聚粒子數(shù)、粒子來(lái)源、粘結(jié)方式、粒子運(yùn)動(dòng)范圍和粘附幾率

6、等條件下分別實(shí)現(xiàn)了絮體的凝聚、破碎及再形成過(guò)程的可視化，并且借助特定算法對(duì)絮體的粒度、回轉(zhuǎn)半徑、空隙率和分形維數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。通過(guò)分析這些特征參數(shù)的演變過(guò)程，得出如下結(jié)論：隨著總凝聚粒子數(shù)的增加，絮體粒度隨之增加的同時(shí)其結(jié)構(gòu)向疏松多孔的方向發(fā)展，絮體致密性也顯著降低；適度的降低粘附幾率有助于改善絮體的致密性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；限制粒子來(lái)源方式時(shí)，絮體的各向異性明顯增強(qiáng)并且絮體的結(jié)構(gòu)惡化；改變絮體粘結(jié)方式時(shí)，絮體生長(zhǎng)過(guò)程中粘附位點(diǎn)的差異對(duì)絮體形態(tài)演變過(guò)程有顯著的影響。此外，對(duì)絮體進(jìn)行適宜程度的破碎后再形成時(shí)絮體結(jié)構(gòu)致密性顯著升高。與DLA模型相比，DLCA模型更加接近實(shí)際絮體形

7、成的過(guò)程，其模擬機(jī)制更加復(fù)雜，對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求也更高。借助DLCA模型，在模擬過(guò)程中考察不同總凝聚粒子數(shù)、粒子運(yùn)動(dòng)邊界大小、粘附幾率和粒子密度對(duì)絮體形態(tài)演變過(guò)程的影響，并對(duì)絮體的凝聚、破碎及再形成過(guò)程開(kāi)展模擬。通過(guò)對(duì)絮體回轉(zhuǎn)半徑、空隙率和分形維數(shù)的變化進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)論：與DLA絮體相比，DLCA絮體結(jié)構(gòu)更加開(kāi)放多孔，隨著迭代步數(shù)的增加，區(qū)域內(nèi)的顆粒相互碰撞形成小絮體，小絮體相互聚集形成一個(gè)具有明顯分形結(jié)構(gòu)的多孔結(jié)構(gòu)；總凝聚粒子數(shù)越大絮體結(jié)構(gòu)越疏松多孔、致密性也顯著降低，適度的降低粘附幾率有助于改善絮體的致密性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；粒子運(yùn)動(dòng)邊界對(duì)絮體形