计算流体力学理论在氯接触池优化设计中的应用进展

介绍了氯消毒优化对于水质安全的重要性,简述了计算流体力学(CFD)的基本原理、模型公式、边界条件、迎风格式、网格划分等技术要点,论述并比较了国内外将计算流体力学(CFD)技术用于氯接触池优化的进展情况,重点分析了湍流模型选择、二维和三维条件下的水力条件优化、氯衰减和微生物失活动力学等方面在水处理氯消毒中的应用,指出了CFD技术在氯接触池中应用的不足,并对其前景进行了展望,提出了今后的研究重点。

氯接触池中溶质输移与消毒过程的数值模拟

为使饮用水处理中氯接触池达到较高的掺混和消毒效率 ,提出一种数学模拟方法。采用二维水流动量方程和连续方程、自由氯的反应过程一阶动力学方程和细菌数量衰减过程的 Chick- Watson公式等组成的模型 ,计算了氯接触池中溶质输移与消毒过程。对 3种涡粘性湍流模型与 3种差分格式的不同组合下计算所得到的多组模拟结果进行了分析 ,并与试验数据进行了比较。研究表明 :通过数值方法对池内的水流紊动结构及自由氯输运、反应和细菌生灭等过程进行计算模拟 ,与仅依据不同设计方案所得滞留曲线进行评价的做法相比 ,更有利于比较内部细节的设计 。

氯接触池内水流运动和溶质扩散的大涡模拟

采用大涡模拟(LES)方法数值计算了氯接触池内水流运动和溶质输移扩散,其中由亚格子尺度涡运动引起的亚格子应力通过Smagorinsky-Lilly亚网格模型模拟,计算溶质涡扩散系数的施密特数(Sc)取值0.5。溶质输运方程中对流项的差分格式为QUICK格式。模拟结果与物模实验结果以及标准k-ε湍流模型计算结果相比较,呈现了良好的预测效果,表明建立的数学模型及求解方法在氯接触池水流和溶质输运模拟中的可行性。