挡板长度对辐流式沉淀池水力特性影响的数值模拟

系统仿真学报 ›› 2016, Vol. 28 ›› Issue (4): 826-832.

挡板长度对辐流式沉淀池水力特性影响的数值模拟

魏文礼, 张泽伟, 洪云飞, 刘玉玲

西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,西安 710048

收稿日期:2014-11-26 修回日期:2015-04-26 出版日期:2016-04-08 发布日期:2020-07-02
作者简介:魏文礼(1965-),男,陕西大荔,博士,教授,研究方向为环境水力学、水污染控制理论与技术。
基金资助:
国家自然科学基金(51178391);陕西省科学研究计划(2014K15-03-05);中央财政支持地方高校发展专项资金特色重点学科(106-00X101)

Numerical Simulation for Influence of Baffle Length on Hydraulic Characteristics in Radial Sedimentation Tanks

Wei Wenli, Zhang Zewei, Hong Yunfei, Liu Yuling

State Key Laboratory of Eco-Hydraulic Engineering in Shaanxi, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China

Received:2014-11-26 Revised:2015-04-26 Online:2016-04-08 Published:2020-07-02

摘要/Abstract

摘要： 采用VOF(volume of fluid)方法追踪自由液面,辅以RNG(重正化群)湍流模型封闭两相流时均方程,模拟并分析了进水口处垂直挡板不同长度对辐流式沉淀池水力特性的影响。控制方程的离散采用有限体积法,速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO（Pressure-Implicit with Splitting of Operators）算法。研究结果表明：长挡板模型的回流区比短挡板小,流速场分布更合理,有利于提高沉淀效率。研究结果可为实际工程中沉淀池的优化设计提供参考。

关键词: 沉淀池, 数值模拟, 水力特性, 流场

Abstract: The VOF (volume of fluid) method was applied to track the free water surface, and the RNG turbulent model was used to close the two-phase flow time-averaged equations. The influence of inlet vertical baffle with different lengths on hydraulic characteristics in radial sedimentation tank was simulated and analyzed. The control equations were discretized using the finite volume method. Velocity and pressure were solved using the PISO (Pressure-Implicit with Splitting of Operators) algorithm. The research results show that: the long length feed flow baffle model has a smaller recirculation zone, better velocity field distribution than short length baffle, and the long length feed flow baffle model is conducive to improve sedimentation efficiency. The results can provide a reference for optimization design of an actual engineering of sedimentation tanks.

Key words: sedimentation tank, numerical simulation, hydraulic characteristics, flow field

中图分类号:

TP391.9

魏文礼, 张泽伟, 洪云飞, 刘玉玲. 挡板长度对辐流式沉淀池水力特性影响的数值模拟[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(4): 826-832.

Wei Wenli, Zhang Zewei, Hong Yunfei, Liu Yuling. Numerical Simulation for Influence of Baffle Length on Hydraulic Characteristics in Radial Sedimentation Tanks[J]. Journal of System Simulation, 2016, 28(4): 826-832.

参考文献

[1] Tamayol A, Firoozabadi B, Ahmadi G.Effects of Inlet Position and Baffle Configuration on Hydraulic Performance of Primary Settling Tanks[J]. Journal of Hydraulic Engineering (S0733-9429), 2008, 134(7): 1004-1009.
[2] Razmi A, Firoozabadi B, Ahmadi G.Experimental and Numerical Approach to Enlargement of Performance of Primary Settling Tanks[J]. Journal of Applied Fluid Mechanics (S1735-3645), 2009, 2(1): 1-12.
[3] Liu B, Ma J, Luo J, et al.Two-Dimensional LDV Measurement, Modeling, and Optimal Design of Rectangular Primary Settling Tanks[J]. Journal of Environmental Engineering (S0733-9372), 2010, 136(5): 501-507.
[4] 秦博. 辐流式斜管沉淀池处理生活污水的实验研究[J]. 环境科学与管理, 2012, 37(4): 82-85.
[5] 刘玉玲, 张沛, 魏文礼. 辐流式沉淀池液固两相流力学特性二维数值模拟[J]. 武汉大学学报(工学版), 2013, 46(4): 410-412.
[6] 刘玉玲, 张沛, 魏文礼, 等. 辐流式沉淀池液固两相流力学特性三维数值模拟[J]. 水资源与水工程学报, 2013, 24(4): 25-27.
[7] 蔡金傍, 朱亮, 段祥宝. 平流式流沉池数值模拟分析[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2004, 32(1): 27-31.
[8] 曾光明, 葛卫华, 秦肖生, 等. 污水厂二维沉淀池水流和悬浮物运动数值模拟[J]. 中国环境科学, 2002, 22(4): 338-341.
[9] 蒋成义, 吴春笃, 黄卫东. 辐流式二沉池中异重流的计算流体力学模型研究[J]. 水科学进展, 2007, 18(6): 846-852.
[10] 屈强, 马鲁铭, 王红武. 辐流式二沉池固液两相流数值模拟[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2006, 34(9): 1212-1216.
[11] 金光, 张保生, 张菊, 等. 实现辐流式沉淀池混凝沉淀的数值模拟研究[J]. 人民黄河, 2011, 33(5): 41-45.
[12] 魏文礼, 戴会超. 紊流模型理论及工程应用 [M]. 西安: 陕西科学技术出版社, 2006.
[13] Hirt C W, Nichols B D.Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries[J]. Journal of Computational Physics (S0021-9991), 1981, 39(1): 201-225.

[1]	许世健, 赵丹, 苏铖宇, 王赋攀, 张晓蓉, 王昉, 吴亚东. 面向流场可视化的沉浸式虚拟现实交互系统研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1160-1172.
[2]	岳奎志, 张原, 程亮亮, 郁大照. 基于CFD理论的双飞翼无人机气动特性数值模拟[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(7): 1654-1660.
[3]	周春辉, 黄弘逊, 易晚霞, 陈立家, 文元桥, 谭林旭. 桥区河段原油船队航行仿真方法研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(3): 690-697.
[4]	韩桂华, 刘亚楠, 邵俊鹏, 张此军. 文丘里管内空化演变模型研究[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(2): 164-171.
[5]	王芹, 马召灿, 李鸿亮, 张林波, 卢本卓. 双极器件LPNP辐照损伤效应的并行有限元数值模拟[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(12): 2376-2382.
[6]	林家泉, 孙凤山, 李亚冲. 客舱内呼吸道病原体传播与感染风险数值模拟[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(8): 1541-1547.
[7]	皮骏, 高树伟, 黄江博, 黄磊, 马龙. 基于QAR数据的涡轮叶片疲劳寿命预测[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(6): 1165-1171.
[8]	黄海波, 余旭东, 刘清国, 张涛, 董家楠. 汽车车轮周围气流场的数值模拟研究[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(4): 641-647.
[9]	李春曦, 薛全喜, 张湘珊, 叶学民. 流场环境对微结构表面防微生物附着的影响[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(4): 687-695.
[10]	魏文礼, 娄威立, 李盼盼, 刘玉玲. 倒伞形表面曝气搅拌槽内气液两相流的模拟研究[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(4): 696-701.
[11]	吴加权, 李红艳, 叶飞, 张馨予, 马琨. 预损伤钢筋混凝土梁有限元数值模拟研究[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(9): 3437-3444.
[12]	李春曦, 张硕, 叶学民. 界面曲率对超疏水微通道减阻的影响[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(6): 2405-2413.
[13]	王纪森, 贾倩, 陈晨, 张亚平, 杜疆. 液压管路油液流动的湍流模型参数修正研究[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(5): 1665-1671.
[14]	马泽文, 刘涛, 孙旭东. 基于CFD的结晶搅拌反应釜流场分析与改进[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(5): 1900-1907.
[15]	韩传军, 余成, 段行知, 李琦. 管道清管器收球装置流场分析[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(4): 1407-1414.