基于管垢生長模型的管阻系數(shù)校正.pdf

1、以給水管道內(nèi)壁上管垢各組成部分形成的動力學研究為基礎，首次建立了管道內(nèi)懸浮物沉積模型、管道內(nèi)壁腐蝕模型及微生物膜生長模型，并將三個模型疊加成為管垢生長模型；分析了管垢與管阻系數(shù)的關(guān)系，首次建立了基于管垢生長模型的管阻系數(shù)校正函數(shù)，并且以Matlab為粒子群算法的實現(xiàn)手段實例驗證了該校正函數(shù)，結(jié)果顯示校正誤差全都滿足精度的要求。主要結(jié)論如下：
　　 ①紊流或渦流滲透使懸浮顆粒運動，當顆粒與周圍流體質(zhì)子存在線速度或角速度之差時，顆粒

2、除了受到重力F0以外還受到馬革努斯力Fm和薩夫曼升力Fs。當顆粒所受力以重力為主時，顆粒沉降于管底。如果Fm和Fs起著向管壁處運動的協(xié)同作用則顆粒必然沉積在管周。如果Fs起著抵抗Fm的作用，則結(jié)果只能有三個：如果Fm大于Fs則顆粒沉于管周；如果Fm小于Fs而Fs又大于Fg則顆粒懸浮于流體中；如果Fm小于Fs而Fs又小于Fg則顆粒沉于管底。
　　 ②從電極反應所產(chǎn)生的電流-電壓角度分析了給水管道非生物參與的電化學腐蝕的動力學，當電

3、極反應物或產(chǎn)物擴散達到極限狀態(tài)時，腐蝕速率等于極限擴散電流密度即v1=-4kcFD2/3g1/6。
　　 ③從能量守恒和物質(zhì)守恒的角度分析了給水管道生物參與的電化學腐蝕動力學，其腐蝕速率為v2=DL/dt=d/dt(P0/ξPg·εM/ζεGφL)。
　　 ④推出了生物膜生長的凈速率函數(shù)。生物膜的凈生長速率=生物膜的生長率-生物膜的死亡率-脫落速率+沉降率。生物膜的生長率為生物膜吸收并轉(zhuǎn)換BDOC的速率；生物膜的死亡率為

4、生物膜的自然死亡率與游離氯抑制率之和，自然死亡包括兩個方面，一個是微生物的自然衰亡，另一個是原生動物的攝食，忽略原生動物對微生物的影響；生物膜的脫落速率是生物膜受到水力剪切作用而脫落的速率；沉降率為懸浮微生物沉降于管壁的速率。
　　 ⑤在本文的研究基礎上對適應任意流態(tài)區(qū)域的管阻系數(shù)通用函數(shù)中的絕對粗糙度進行了修正即以管垢厚度取代絕對粗糙度。
　　 ⑥為驗證本文的論點即管垢是管阻系數(shù)的主要影響因子，以Matlab為實現(xiàn)手段