环形狭缝型旋转式水力空化器的空化特性与降解能力

为了开发新型高效的有机污水处理方式,探究新型旋转式水力空化器的空化特性,该研究综合高速摄影技术和压力脉动测试技术对环形狭缝型旋转式水力空化器在不同流量工况下的内部空化特性进行试验研究,并选取亚甲基蓝作为降解试剂,分析该空化器对难降解有机物的降解能力。试验结果表明,空化器内部存在4种空化形式:环形狭缝结构前缘空化、盲孔内空化、盲孔后缘空化以及环形狭缝结构后缘空化,且盲孔内空化和环形狭缝结构后缘空化占据主导;环形狭缝结构后缘空化存在明显的准周期性生长、脱落和溃灭过程,其演变准周期约为1.78 ms,导致蜗壳出口压力脉动离散特征明显;空化器在各流量工况下具有良好的输送性能,且随着流量的增大,经历了初生空化到云状空化的转变,当流量增大至36 m^(3)/h时,空泡团在周向的最大长度约为26 mm,在径向的最大宽度约为14 mm,当流量增大至37.5 m^(3)/h时,狭缝前缘空化沿着周向展开,形成“V”型空化覆盖部分盲孔,空化器内部空化程度明显加剧,蜗壳出口压力脉动主频(叶频)幅值增大,宽频脉动增强;空化器对亚甲基蓝的有效降解存在最佳流量工况和最佳溶液初始浓度,即当流量工况为36 m^(3)/h,溶液初始浓度1.5 mg/L时,在该条件下,空化器对亚甲基蓝的降解能力最强。该研究对于难降解农业有机污水处理具有一定的参考意义。

基于CFD有压管道水锤特性

为了进一步揭示管路系统在不同流动条件下的水力过渡过程,降低水锤危害,以简化的直管路系统为研究对象,采用数值模拟方法对其关阀水锤进行了研究.基于SST k-ω湍流模型对直管路系统具有连续水柱的水锤现象进行了三维CFD计算分析,同时采用VOF多相流模型耦合Schnerr-Sauer空化模型对直管路系统伴有水柱分离的水锤现象进行了研究,得到了直管路系统在不同稳态初始流速和关阀方式下的瞬变流特性.研究结果表明:稳态初始流速较小时,不会产生水柱分离现象,稳态初始流速较大时,容易产生水柱分离现象;水锤波的传播大致可以分为4个阶段,水锤压力会在耗散作用下逐渐衰减,水柱弥合时会造成更大的水锤压力;稳态初始流速和关阀方式对水锤压力具有重大影响,水锤压力随着稳态初始流速的增大而增大,最大水锤压力与稳态初始流速近似呈线性关系,阀门“瞬间关闭”时水锤压力最大,“先慢后快”关闭时水锤压力最小.该研究对有压管道的水锤防护具有一定的指导作用.