基于Fluent的新型布水器的设计与分析.pdf

子 Fluent的新型布水器的設计与分析
口郝一舒□张萌□汤国庆
同济大学机械与能源工程学院上海201804
摘要:针对传统多孔布水器布水不均匀、布水口易堵塞的现象,提出了双臂单孔的新型布水器的设计。该结构包括
中央旋转水管和可调控的布水横管,中央旋转水管带动端部的布水横管实现圆周运动,使圆形水池内污水均匀覆盖。建立
了布水器的数学与运动学模型,利用 Fluent对不同扩散角的喷嘴内外流场进行数值模拟,优化喷嘴参数,使新型布水器达
到预期的布水均匀效果。
关键词:新型布水器运动学模型 Fluent喷嘴设计流场分析
中图分类号:TH123
文献标识码:A
文章编号:1000~-4998(2014)12-0022-03
Abstract: A new design of dual-arm uniporous water diffuser was proposed aiming at the weakness of uneven distribution
and easy blocking in traditional multiporous water diffuser. The main structure consists of a central swiveling pipe an
adjustable where the central swiveling pipe can drive the diffusing transverse tubule at its tip to achieve a circular motion that
ill bring an uniform coverage of sewage over the round pool. A mathematical and kinemat
del for water diffuser was built
while Fluent was employed to perform a numerical simulation for flow fields both inside and outside of the nozzle at different
diffusion angle with an attempt to optimize the nozzle parameters and achieve the desired effeet of uniform diffusion by the new
del of water diffl
Key Words: New Model of Diffuser Kinematics Model Fluent Nozzle Design Flowfield Analysis
传统多孔布水器山分为变直径和变间距多孔布水的速度旋转,可调控的布水横管每次转过一个角度,就
器。在变直径多孔布水器中,喷水孔直径随着与水池中会在滤池中形成一个同心圆,这些同心圆就是可调控
心距离的増加而増大,在运行一段时间后,布水孔会被布水横管的布水轨迹。为了达到布水均匀的目的,新型
生长的生物膜或废水中的悬浮物堵塞,引起各孔口水布水器使用等布水间距的方法,配合等价线性均布模
量改变,导致布水不均匀。在传统的变间距多孔布水器型,使水池表面单位面积上的布水量相等。
设计中,布水孔通常将滤池截面分成数个面积相等的
假设在布水器工作时,布水横管画过了n个圆,即
圆和圆环,污水经布水小孔向下喷滷,其在滤池表面有n个形状为同心圆的布水轨迹,当布水器分别运动
所形成的面积应与小孔直径、小孔与滤料层表面的高至这些布水轨迹上的时候,中央旋转水管的角速度是
度及水压有关,因此,变间距多孔布水器的实际布水不同的。为了实现布水均匀,就必须使出水口在各圈运
效果也不均匀。新型布水器由两个主要结构组成:中央动的线速度保持相同,即
旋转水管和可调控的布水横管。
の1r1=oの2r2=……=のnxn=V
新型布水器结构如图1所示。中央旋转水管起到式中:の为布水器在半径为r最外圈运动时,中央旋
个传送污水的桥梁作用,并带动端部的布水横管以
主传动轴
可控布
实现圆周运动,使圆形水池内都有污水覆盖。可调控
转水香小电机水
的布水横管是保证从水池内圈到外均能有水布到和
满足均匀布水的最关键部分,通过与中央旋转水管的
运动配合,当布水横管相对于旋转水管的角度変化(从
小到大)时,出水孔完成了从圆形水池内圈逐步到外圈
污水管
的运行轨迹,使整个水池范間内都能让污水複盖到,实
现均匀布水。
大电机
1新型布水器喷水口运动的数学模型
新型布水器运动时,中央旋转水管不断地以不同
国家科技支撑计划(编号:2007BAK27B05
收稿日期:2014年7月
▲图1新型布水器结构图
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2014/12
机械制造52卷第604期N