氧化溝曝氣推流設備布置方式優(yōu)化的數(shù)值模擬研究.pdf

1、氧化溝內水流為完全紊流狀態(tài)。為了選擇正確的湍流模型模擬氧化溝內的流場，探索適合于溝內溶解氧輸運的模型，本文對溝型較為復雜的卡魯塞爾氧化溝進行結構優(yōu)化以提高溝底流速，降低能耗。此外，本課題還以探宄其水力混合均勻條件，力求達到反應器最優(yōu)混合處理效果，預測溝內各區(qū)域溶解氧的濃度為研究目的。運用計算流體力學的方法模擬六廊道試驗氧化溝的復雜水力特性。采用多參考系模型模擬水下推流轉輪和曝氣轉盤的轉動，以RNG k-ε模型模擬氧化溝內湍流運動，自由水

2、面的追蹤則采用VOF方法處理。氧化溝內溶解氧濃度的模擬結合氣一液兩相流混合模型及組分輸運模型。
　　本文通過對比得出在曝氣轉盤下游加裝小導流板可改善溝內垂線上的流速分布。此外，本課題統(tǒng)計得到了10種工況下氧化溝內流速大于0.03m/s的區(qū)域百分比(P)。通過溶解氧輸運模擬得到了溶解氧是如何在氧化溝中傳播的示意過程。本課題通過對卡魯塞爾氧化溝的模擬研究，得到了以下結論：
　　(1)模型驗證結果說明該模型能正確反映出流場的變化情

3、況。氧化溝直道內垂向流速分布規(guī)律類似于典型明渠中的對數(shù)分布，水流流經彎道時發(fā)生了流速重分布。此外，彎道上的垂向與橫向流速結果顯示了彎道環(huán)流的存在；
　　(2)在曝氣轉盤后增加小導流板能使剛剛經過充氧并受到曝氣轉盤推動的表而高速水流轉向中下部，不僅改善了曝氣轉盤附近的局部流場，也影響溝內很遠距離的流場結構，而大導流板作用效果不明顯，有時甚至起到阻流的作用；
　　(3)淹沒比h/H=0.59時為混合最佳工況，通過擬臺不均勻系數(shù)η