[發明專利]污水處理的平垂擾流（PVFL）流態數值模擬優化技術

在審

• 申請號: 201611114214.7
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106844829A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王展旭;王旌舟;祁麗華
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司37241
• 代理人: 郝團代

技術領域

本發明屬污水處理技術領域，提供一種污水處理設備的平垂擾流(PVFL)流態數值模擬優化技術。

背景技術

污泥是污水處理工藝中的世界難題。污泥處理設備投資占水處理工藝中的46％～60％，但是仍然無法徹底解決污泥的惡臭、有害有毒化學品、重金屬和放射性元素等難題，仍然無法徹底解決其排放對自然環境的“二次污染”問題，仍然無法徹底解決污水處理資源高值化再利用問題。

本發明根據平面層流與垂直流動的交錯攪動流態PVFL的擾流機理，通過設備的迷宮結構實現了PVFL。目前通過實施環境友好示范工程，預示該項技術在煤化工、頁巖油氣壓裂(鉆井)、石油化工、軍事野戰營地、旅游房車營地和環保污水處理具有廣泛的應用市場和很好的經濟效益。

發明內容

根據平面層流與垂直流動的交錯攪動流態PVFL的擾流機理，本發明提供一種污水處理設備的平垂擾流(PVFL)流態數值模擬優化技術。為實現上述目的，具體技術方案如下：

所述的平垂擾流(PVFL)流態與污水生化處理關鍵技術和成套工程裝備，其污水生化處理的流態數值模擬優化計算方法。具體方法如下：

流體為不可壓縮流體，因此反應器的流動模型應選用湍流模型進行模擬。其控制方程組如下:

連續方程：

動量方程：

其中：μ_eff＝μ+μ_t

μ_eff-有效粘滯系數；

μ_t-湍流粘滯系數；

μ-層流粘滯系數；

式中：C_μ-平均流速梯度產生的湍流動能。

紊動動能k方程

其中，G_k為紊動動能的產生項，

紊動能耗散率ε方程

其中，

式中參數E_ij表示時均應變率。以上方程共同組成了標準k-B模型的封閉方程組，模型中的常用參數取值見表2。

表：k-B模型中的常數取值

另外，在壁面附近需要采用標準壁函數對近壁面流速進行修正：

式中：

U_p-近壁網格點p上的速度；

U_*-摩阻流速；

y_p-p點到壁面的距離；

κ-Vonkannan常數，常取0.42；

E-經驗常數，常取9.8；

ΔB-糙率函數，其中C_ks為粗糙度常數，取0.5；k_s⁺為粗糙高度，常取值為0.009。

附圖說明

圖1：不同流態組合的水相流態場圖

具體實施方式

實施例1：根據PVFL流態機型數值模擬研究，研究機構見圖1。