基于Fluent流场分析与机器视觉絮体检测的微涡流絮凝工艺优化研究
发布时间：2023-04-19 22:57
在水资源紧缺下,我国供水行业面临饮水水源水质不断恶化与出水水质标准不断提高的双重压力,故对水处理新理论新技术研究以期提高水处理过程中各工艺的效率,保障广大居民饮用水安全显得尤为迫切。项目组拥有知识产权的微涡流絮凝工艺在工程应用中其产水率和处理效果等方面都优于传统的絮凝工艺,但由于对微涡流絮凝工艺流场特性与机理方面研究尚不成熟,在应用中对工艺参数的选择尚存盲目性与随意性,故在前期微涡流絮凝工艺研究的基础上,采用Fluent数值模拟软件对其絮凝过程中水流流场进行模拟分析,得到速度和能量矢量图及云图,并对湍动能、能耗散和涡旋尺度进行分析与研究,揭示了其絮凝机理;同时,利用计算机图像处理技术获取微涡流絮凝工艺下的絮体数量、等效径粒和分形维数等絮体特征参数,进一步研究了絮体特征参数与絮凝效果的关系,并对微涡流絮凝工艺进行了参数优化。具体研究成果如下:1、对微涡流絮凝反应区进行了流场数值模拟研究对微涡流絮凝反应区就影响絮凝效果的水力条件和温度进行了流场数值模拟研究,得出的λ=2.743L11/32A21/32[1-f(n)]3/4(v/Q)(<...
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题来源
1.1.3 课题目的和意义
1.2 絮凝工艺的研究现状与进展
1.2.1 絮凝工艺的研究现状
1.2.2 絮凝工艺研究进展
1.2.2.1 絮凝动力学研究
1.2.2.2 絮凝形态学研究
1.2.2.3 絮凝工艺数值模拟研究
1.3 絮凝效果影响因素及评价指标
1.3.1 絮凝效果影响因素
1.3.2 絮凝效果评价指标
1.3.2.1 絮凝动力学评价指标
1.3.2.2 絮凝形态学评价指标
1.3.2.3 数值模拟流场评价指标
1.4 研究的主要内容及技术路线
1.4.1 研究的主要内容
1.4.2 技术路线
第2章 试验装置与方法
2.1 研究系统的构建
2.2 试验装置
2.2.1 微涡流絮凝沉淀装置
2.2.2 取水及加药装置
2.2.2.1 取水装置
2.2.2.2 加药装置
2.3 机器视觉系统
2.3.1 图像采集系统
2.3.2 图像处理系统
2.3.3 数据处理系统
2.4 数值模拟系统
2.4.1 前处理器
2.4.2 求解器
2.5 试验方法与材料
2.5.1 主要指标分析方法
2.5.2 絮体特征参数检测方法
2.5.3 数值模拟分析
第3章 微涡流絮凝反应区流场数值模拟研究
3.1 微涡流絮凝池模型
3.1.1 微涡流絮凝反应池模型的建立
3.1.2 初始条件设定
3.1.3 Fluent求解
3.2 微涡流絮凝反应区数值模拟的模拟变量
3.2.1 模拟条件设定
3.2.2 模拟结果评价指标
3.3 数值模拟结果与讨论
3.3.1 不同水力负荷(流量)下微涡流絮凝反应区的数值模拟结果与分析
3.3.2 不同投配比下微涡流絮凝反应区的数值模拟结果与分析
3.3.3 不同温度下微涡流絮凝反应区的数值模拟结果与分析
3.4 不同池型微涡流澄清池模拟研究与应用
3.4.1 微涡流澄清池结构
3.4.2 微涡流澄清池模拟模型建立
3.4.3 圆形微涡流澄清池数值模拟结果分析
3.5 本章小结
第4章 基于流场分析与絮体检测的微涡流絮凝工艺优化试验研究
4.1 材料与方法
4.2 试验设计
4.3 混凝沉淀烧杯试验
4.3.1 试验设计
4.3.2 试验结果与分析
4.4 微涡流絮凝工艺优化试验研究
4.4.1 工艺优化正交试验设计
4.4.2 试验结果与讨论
4.4.2.1 不同工况对出水水质的影响
4.4.2.2 不同工况的絮体特征参数分析
4.4.2.3 不同工况涡旋尺度、絮体特征参数与沉后水浊度之间的关系
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3794378
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题来源
1.1.3 课题目的和意义
1.2 絮凝工艺的研究现状与进展
1.2.1 絮凝工艺的研究现状
1.2.2 絮凝工艺研究进展
1.2.2.1 絮凝动力学研究
1.2.2.2 絮凝形态学研究
1.2.2.3 絮凝工艺数值模拟研究
1.3 絮凝效果影响因素及评价指标
1.3.1 絮凝效果影响因素
1.3.2 絮凝效果评价指标
1.3.2.1 絮凝动力学评价指标
1.3.2.2 絮凝形态学评价指标
1.3.2.3 数值模拟流场评价指标
1.4 研究的主要内容及技术路线
1.4.1 研究的主要内容
1.4.2 技术路线
第2章 试验装置与方法
2.1 研究系统的构建
2.2 试验装置
2.2.1 微涡流絮凝沉淀装置
2.2.2 取水及加药装置
2.2.2.1 取水装置
2.2.2.2 加药装置
2.3 机器视觉系统
2.3.1 图像采集系统
2.3.2 图像处理系统
2.3.3 数据处理系统
2.4 数值模拟系统
2.4.1 前处理器
2.4.2 求解器
2.5 试验方法与材料
2.5.1 主要指标分析方法
2.5.2 絮体特征参数检测方法
2.5.3 数值模拟分析
第3章 微涡流絮凝反应区流场数值模拟研究
3.1 微涡流絮凝池模型
3.1.1 微涡流絮凝反应池模型的建立
3.1.2 初始条件设定
3.1.3 Fluent求解
3.2 微涡流絮凝反应区数值模拟的模拟变量
3.2.1 模拟条件设定
3.2.2 模拟结果评价指标
3.3 数值模拟结果与讨论
3.3.1 不同水力负荷(流量)下微涡流絮凝反应区的数值模拟结果与分析
3.3.2 不同投配比下微涡流絮凝反应区的数值模拟结果与分析
3.3.3 不同温度下微涡流絮凝反应区的数值模拟结果与分析
3.4 不同池型微涡流澄清池模拟研究与应用
3.4.1 微涡流澄清池结构
3.4.2 微涡流澄清池模拟模型建立
3.4.3 圆形微涡流澄清池数值模拟结果分析
3.5 本章小结
第4章 基于流场分析与絮体检测的微涡流絮凝工艺优化试验研究
4.1 材料与方法
4.2 试验设计
4.3 混凝沉淀烧杯试验
4.3.1 试验设计
4.3.2 试验结果与分析
4.4 微涡流絮凝工艺优化试验研究
4.4.1 工艺优化正交试验设计
4.4.2 试验结果与讨论
4.4.2.1 不同工况对出水水质的影响
4.4.2.2 不同工况的絮体特征参数分析
4.4.2.3 不同工况涡旋尺度、絮体特征参数与沉后水浊度之间的关系
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3794378
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3794378.html