潛水攪拌器攪拌流場的數(shù)值模擬及葉輪優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、隨著我國城市化和工業(yè)化進程的日益加快，生活和工業(yè)用污水的排放量也相應(yīng)增加，對污水處理系統(tǒng)提出了更高的要求。作為污水處理中的重要設(shè)備，潛水攪拌器被廣泛應(yīng)用于污水處理廠曝氣池和厭氧池污水的處理中，其攪拌效果的好壞對整套設(shè)備的污水處理質(zhì)量將產(chǎn)生重要的影響。作為攪拌器中的重要部件，葉輪在設(shè)備運行過程中，將旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)化為流體的動能，因此，葉輪的結(jié)構(gòu)形狀和運轉(zhuǎn)情況對攪拌流場有重要的影響。至今，對于潛水攪拌器的理論和實驗分析方法一直是科研工作者的

2、重要研究對象，但仍然不夠成熟和完善。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多地青睞于利用計算機流體動力學(CFD)技術(shù)來研究潛水攪拌器內(nèi)攪拌流體的流動情況。應(yīng)用CFD技術(shù)不僅可以節(jié)約成本、縮短研發(fā)時間，而且可以有效的提高攪拌效果，從而對攪拌器的開發(fā)、設(shè)計和優(yōu)化提供很好的參考價值。
　　 本文在對潛水攪拌器流場進行數(shù)值模擬以及葉輪優(yōu)化設(shè)計時，為了便于計算，將污水攪拌池做簡化處理，把池型簡化為一攪拌罐，這樣做并不會對攪拌模擬造成較大的影響

3、，卻能大大節(jié)約成本和時間，減小對計算機硬件的要求。首先基于歐拉—歐拉觀點建立描述攪拌器的模型，采用標準κ-ε湍流模型對流體相的湍流特性進行描述，然后利用多重參考系法對攪拌容器內(nèi)的流體進行三維數(shù)值模擬，觀察并分析其攪拌流場的運動，并重點分析攪拌器的結(jié)構(gòu)以及幾何參數(shù)的變化對攪拌流場分布的影響，進而對攪拌容器設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化。
　　 通過對不同槳葉形式的攪拌流場的對比研究發(fā)現(xiàn)，軸流型槳葉形成的流場速度分布比徑向流槳葉理想。槳葉的離底距

4、離也會對流場產(chǎn)生重要的影響，此距離過大過小都會影響攪拌效果，當距離過大時會造成攪拌區(qū)域混合物的沉積，而當距離過小時則不容易控制攪拌槳下流體的速度大小，從而使攪拌不均勻。在容積一定的攪拌槽內(nèi)，其攪拌槳葉的大小將會對攪拌效果有直接的影響，槳葉直徑過小，會出現(xiàn)流動死角，攪拌效果較差，槳葉直徑越小，此情況越明顯;但當槳葉直徑過大時，會出現(xiàn)兩個回流區(qū)，從而不利于控制攪拌速度，使攪拌混合液體的顆粒濃度不均勻。對于攪拌轉(zhuǎn)速對攪拌效果的影響，通過模擬分