基于FLUENT旋流式水力截流棄流切換井設(shè)計(jì)模擬.pdf

1、近年來(lái)，國(guó)家投入了大量的人力物力治理滇池水污染，雖然滇池水環(huán)境有所改善，但是仍有諸多問(wèn)題存在。目前為止，“九五”、“十五”以及“十一五”期間修建的截污治污體系已經(jīng)初見成效，其范圍包括源頭的污染控制和末端的攔污系統(tǒng)，在整個(gè)系統(tǒng)框架中初期雨水干管的雨水在接入干渠之前為了防止干渠不產(chǎn)生倒灌和大面積溢流以及減少截流雨水中的有機(jī)顆粒物和泥砂對(duì)干渠產(chǎn)生的淤積，對(duì)雨水干管中的雨水在接入干渠之前進(jìn)行沉砂處理和選擇適當(dāng)控制方式棄流顯得至關(guān)重要。
　

2、　為了防止干渠的倒灌溢流和淤積，本課題設(shè)計(jì)研發(fā)了旋流式水力控制截流棄流切換井系統(tǒng)，根據(jù)干渠的水量來(lái)控制切換井的截流與棄流。采用三維設(shè)計(jì)軟件SOLIDWORKS及模擬軟件FLUENT對(duì)切換井模型進(jìn)行構(gòu)建和固液兩相流模擬，得出了最優(yōu)基本池型，并在關(guān)閥條件下進(jìn)一步對(duì)最優(yōu)基本池型進(jìn)行優(yōu)化，研究了顆粒直徑、進(jìn)水流速、溢流管高度、顆粒平均停留時(shí)間、溢流管角度、池體徑深比與顆粒去除率的關(guān)系，最終得出最優(yōu)化的池型結(jié)構(gòu)和相應(yīng)工況下的切換井最佳運(yùn)行條件參數(shù)

3、。同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際勘測(cè)，并選取了干渠合適采樣點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)水量檢測(cè)，篩選出部分實(shí)測(cè)結(jié)果用于切換井模擬的參數(shù)設(shè)置。
　　對(duì)基本池型的模擬主要得出以下結(jié)論：
　?、僭谒M的進(jìn)水流速中，池型一在進(jìn)水流速為1m/s、2m/s、4m/s、5m/s時(shí)有溢流情況，池型二在進(jìn)水流速為2m/s、4m/s、5m/s時(shí)有溢流情況，池型三在進(jìn)水流速為4m/s、5m/s時(shí)有溢流情況發(fā)生。
　?、诨境匦偷念w粒運(yùn)動(dòng)軌跡都為螺旋旋流狀，較為規(guī)律，顆

4、粒旋流性較好。且隨著顆粒直徑的增大，有越多的顆粒被拋向池體壁面，壁面顆粒的停留時(shí)間較短，而池體內(nèi)部的旋流顆粒停留時(shí)間則較長(zhǎng)。當(dāng)進(jìn)水速度很大時(shí)，顆粒下沉性不好，在砂斗中多為懸浮狀態(tài)。
　?、墼谒M的幾種直徑顆粒中，對(duì)于除了1um之外的顆粒，池型三的去除率都相對(duì)較高，而池型一的去除率都相對(duì)較低，但總體相差不大。在進(jìn)水速度相同的情況下，池型一的溢流率最高（除去沒有溢流的情況），在同一種池型下，溢流率隨著進(jìn)水速度的增大而增大。綜合以上分

5、析選用基本池型二作為最優(yōu)化基本池型。
　　對(duì)基本池型二在關(guān)閥條件下模擬主要得出以下結(jié)論：
　?、僭陉P(guān)閥條件下，基本池型二在不同進(jìn)水管和溢流管角度下的切換井顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡都呈螺旋旋流狀，在進(jìn)水流速小于等于2m/s時(shí)，進(jìn)入池體中的顆粒先向下旋流然后再向上旋流，最終大部分顆粒由溢流管流出，在進(jìn)水流速大于2m/s時(shí)，顆粒分為上旋流和下旋流，其中下旋流還要繼續(xù)上旋，最終顆粒也大部分由溢流管流出。90度角切換井中顆粒旋流性最好，顆粒軌跡均

6、勻，砂斗中顆粒的停留時(shí)間明顯比沒有關(guān)閥時(shí)要長(zhǎng)，下沉性較好。60度和150度角切換井中的顆粒旋流性較好，運(yùn)動(dòng)軌跡較為均勻，而120度切換井中的顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡較無(wú)規(guī)律，且不均勻。砂斗中顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡都較為規(guī)律，沿砂斗呈橢圓螺旋狀運(yùn)動(dòng)，但250um的顆粒在砂斗中的下沉性不好，多數(shù)停留在砂斗中上部。
　?、趯?duì)于基本池型二在90度溢流角度（原基本池型二溢流角度）下，除了1um之外的顆粒在不同進(jìn)水速度下關(guān)閥條件時(shí)的顆粒去除率都要高于不關(guān)閥條件。<

7、br>　?、鄢匦投陉P(guān)閥條件下按不同溢流角度顆粒去除率從大到小依次為90度、150度、60度、120度，除了極個(gè)別情況。按不同池體徑深比顆粒去除率從大到小依次為：1.2、0.9、0.6。
　　④顆粒平均停留時(shí)間與顆粒直徑大小和進(jìn)水流速有關(guān)，而顆粒去除率與顆粒停留時(shí)間之間沒有特定的相關(guān)性規(guī)律，顆粒停留時(shí)間不是其主要影響因素。
　　對(duì)于任何工況條件下，主要有以下結(jié)論：
　　①在任何工況條件下1um的顆粒去除率都很低，基本在

8、10％左右。
　　②在不同工況條件下顆粒去除率在百分之幾到百分之四十幾之間且都遵循以下趨勢(shì):在進(jìn)水流速相同的情況下，顆粒去除率都隨著顆粒直徑的增大而增大。對(duì)于除1um之外的顆粒來(lái)說(shuō)，在顆粒直徑相同的情況下，顆粒去除率都隨著進(jìn)水流速的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在一定范圍的進(jìn)水流速下能達(dá)到較好的顆粒去除率，且都在進(jìn)水速度為2m/s時(shí)達(dá)到最佳顆粒去除率。
　?、垲w粒直徑、進(jìn)水流速、溢流管高度、進(jìn)水管和溢流管角度、池體徑深比都能在