圆形Orbal氧化沟流场三维数值模拟.pdfVIP

http :// 圆形Orbal氧化沟流场三维数值模拟1 邓荣森，江帆，李媛，王涛 （重庆大学 城市建设与环境工程学院，重庆 400045） E-mail ： jf12615@163.com 摘 要：本实验利用三维 k — ε湍流数学模型模拟了圆形 Orbal 氧化沟的流速场，采用移动 网格技术模拟转碟的转动及沟内动力的来源，理论计算结果与试验结果相吻合。此外，对沟 内流态进行了分析，在水动力学层面上提出了对现有设计进行优化改进的措施。 关键词：荷兰赠款项目 Orbal 氧化沟 流场分析 数值模拟 起源于南非发展于美国的奥贝尔(Orbal) 氧化沟是具有脱氮功能的新工艺之一，因其在 技术、经济上具有独特优势而受到国内外污水处理界广泛的重视。随着奥贝尔氧化沟工艺优 越性的展现，采用此工艺的污水处理厂日益增多，但出现的问题不少，而实际情况的考查近 年来往往被设计单位忽视。为了使该技术更加完善地发展，利用三维 k — ε湍流数学模型 模拟了圆形 Orbal 氧化沟的流速场，采用移动网格技术模拟转碟的转动及沟内动力的来源， 理论计算结果与试验结果相吻合。为今后氧化沟的水力模拟提供了捷径，为解决实际工程设 计问题开辟了新道路。本文撰写是在李嫒重庆大学硕士论文工作的基础上进行的。 1 标准 k-ε 双方程湍流模型 对于三维计算可分为两类，即抛物型简化的方法和完全的三维计算方法，抛物型简化方 法实际上相当于在每个横端面上解一个二维问题。这一方法还包括在此基础上发展起来的 “部分抛物化方法”和 “局部椭圆化方法”。完全的三维流动计算由 S.V.Patankar 最先给出， 他采用标准k −ε模型用有限差分法计算了在有横流情况下半无界域中的三维圆形等密度底 部射流。计算结果正确反映了射流端面中的内部结构，与实验数据符合较好。 根据本实验中流场的具体情况和以往研究[1] [2] [3] ，选取标准k −ε双方程湍流模型。三 维k −ε紊流数学模型控制方程组如下: 连续方程 ∂U i 0 ( 1) ∂X i 动量方程 1教育部高等学校博士点基金项目《城市污水处理能量配置优化理论及技术研究》（编号20020611025）。 -1- http :// ∂ 1 ∂P ∂ ∂Ui ∂Uj U U ν ν (2) ( ) =− + [( + )( + )] ∂X j i j ρ ∂Xi ∂X j t ∂X j ∂X i 紊动动能k方程 ∂k ∂ ν (ν+ t ) + −ε (3)