新型倒傘型曝氣機(jī)曲面葉輪優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、為了解決當(dāng)前水資源的污染和匱乏,開發(fā)和優(yōu)化污水處理工藝成為非常重要的技術(shù)手段之一。氧化溝處理工藝是污水處理的主要工藝技術(shù),而倒傘型曝氣機(jī)是該種工藝的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備。由于能源的日趨緊張加上氧化溝污水處理工藝對曝氣設(shè)備的高要求,新型高效低能曝氣設(shè)備的研究已經(jīng)成為推動氧化溝處理技術(shù)發(fā)展和節(jié)能降耗的重要突破點(diǎn)。本文基于上述背景條件下,提出了一種按照某種曲線方程規(guī)律變化的葉片,優(yōu)化設(shè)計了一種新型曲面葉輪倒傘型曝氣機(jī)。
　　本文首先研究了關(guān)于倒

2、傘型曝氣機(jī)的國內(nèi)外文獻(xiàn)資料,分析了倒傘型曝氣機(jī)攪拌、推流和充氧的主要工作機(jī)理是由于葉輪旋轉(zhuǎn)形成的水躍和射流使水體產(chǎn)生速度,并在減速下落時包裹大量空氣,形成氣液兩相流的傳質(zhì),同時在水體形成大氣負(fù)壓區(qū)和表面梯度壓力作用于上下層流,加速曝氣充氧和攪拌的過程?；诘箓阈推貧鈾C(jī)的機(jī)理,為了提高氧化溝污水處理效率和降低能耗,研究前期提出了等螺旋角對數(shù)螺旋線方程的曲面葉片,并采用計算流體力學(xué)理論和Fluent軟件的湍流方程模擬分析了不同邊界條件下該種

3、曲面葉片在工況穩(wěn)定后的攪拌推流性能,根據(jù)結(jié)果選取了優(yōu)化之方程。研究考慮到葉片實(shí)際工作時會產(chǎn)生彎曲,因此本文對葉片進(jìn)行了彎曲的有限元分析,其應(yīng)力應(yīng)變在合理范圍。在等螺旋角對數(shù)螺旋線方程的基礎(chǔ)上,研究為了達(dá)到最佳流線特性提出了一種按照非等螺旋角對數(shù)螺旋線方程曲面葉片。由于條件限制和課題下一步的試驗(yàn)研究,本文運(yùn)用了相似準(zhǔn)則的佛勞德準(zhǔn)則以相同比例縮小了相應(yīng)的曲面葉片,并對等螺旋角對數(shù)螺旋線曲面葉片和非等螺旋角對數(shù)螺旋線曲面葉片進(jìn)行了計算流體力學(xué)

4、的數(shù)值模擬和流速對比,發(fā)現(xiàn)后者有稍好的攪拌推流性能。因此新型曲面倒傘型曝氣機(jī)的葉輪采用非等螺旋角對數(shù)螺旋線曲面,同時本文設(shè)計和選取了倒傘型曝氣機(jī)其他零部件。在加工制造之前,本文采用了流固耦合方法對優(yōu)化后的新型曲面倒傘型曝氣機(jī)葉輪進(jìn)行了單向流固耦合受力分析以驗(yàn)證葉輪的可靠性,結(jié)果表明新型曲面葉輪是可靠的。
　　本文優(yōu)化設(shè)計的新型曲面倒傘型曝氣機(jī)為表面曝氣機(jī)的設(shè)計和分析提供了理論依據(jù),同時對氧化溝污水處理設(shè)備的優(yōu)化和創(chuàng)新有一定的推動作