基于移動網(wǎng)格的超濾膜污染物截留過程動態(tài)數(shù)值模擬研究.pdf

1、在膜組件的運行過程中，膜污染一直是制約膜技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的主要問題之一，有效解決膜污染的問題是優(yōu)化膜組件的運行條件、延長膜組件運行周期的關(guān)鍵，而研究膜污染的機理、充分認識膜污染的過程則是這一問題的核心。由于影響膜污染過程的因素眾多，實驗及理論研究均是不可或缺的研究手段。由于受到測量手段及成本的制約，實驗手段通常無法對膜污染問題開展精細化、大范圍的研究，這就需要結(jié)合強有力的數(shù)學(xué)模型，來獲得對這一問題深入、全面的認識。近年來，已出現(xiàn)了大量基于

2、計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）的有關(guān)膜過濾過程的模擬及優(yōu)化工作，通過數(shù)值模擬不但可以直觀地獲得膜組件內(nèi)的各種流動參數(shù)，還可以對膜組件的過濾特性及運行條件進行優(yōu)化，甚至在某些無法開展實驗研究的場合也可以通過CFD手段獲得有價值的信息。
　　本文針對超濾膜組件的膜污染問題，建立了基于移動網(wǎng)格的CFD研究手段。將膜本體視為多孔介質(zhì)處理，在物理模型中耦合了自由流動、多孔介質(zhì)流動及稀物質(zhì)傳

3、遞過程，并將污染物的法向截留積累量及切向剪切洗脫量與污染物界面處的網(wǎng)格變形速度相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了對截留污染物在膜面累積過程的動態(tài)模擬。通過數(shù)值模擬得到了內(nèi)壓式中空纖維超濾膜組件流場和濃度場的分布情況，以及膜表面的濃差極化現(xiàn)象。隨后通過中空纖維膜組件的實驗，確定出了這一關(guān)聯(lián)表達式中的匹配參數(shù)，當污染物截留匹配參數(shù)c1為200m3/mol、剪切力匹配參數(shù)c2為5×10?15m時，模擬數(shù)值結(jié)果與兩組實驗數(shù)據(jù)均較為吻合，在確定這一參數(shù)后，可以此為基