基于CFD的射流曝气器关键结构参数研究.pdf

导朮交流
ACADEMIC COMMUNICATION理论/研震/计/制造
基于CD的射流曝气器关键结枃参数硏究
田杰,李少波,冯景伟,汪进,葛万峰
(合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥23000
摘要:运用CFD方法对单级单喷嘴自吸式曝气器进行数值模拟,通过改变影响射流曝气器充氧能力的结参数,获
得了射流曝气器内部流场的流态情况,反映了不同结构参数对其充氧能力的影响,并获得了具有较好充氧能力射流曝
气器关键结构参数。
关键词:射流曝气器;CFD;充氧能力;结构参数
中图分类号:TP391.7
文献标识码:A
文章编号;1002-2333(2011)08-0022-03
Study on the Key Structure Parameter of Jet Aerator Based on CFD
TIAN Jie, LI Shao-bo, FENG Jing-wei, WANG Jin, GE Wan-feng
(School of Machinery and Automobile Engineering Hefei University of Technology, Hefei 230009. China)
Abstract: This paper conducted a numerical simulation of a single-stage self-suction aerator which has only one
nozzle by using the method of CFD). By changing the structure parameters which could influence the aerators
oxygenation capacity, the paper obtained the internal flow fields flow pattern situation of the aerator. The results
reflected different structural parameters'influence on the oxygenation capacity of the aerator. And the key structural
parameters of a jet aerator which has better oxygenation capacity was obtained
Key words: jet aerator; CFD; oxygenation capacity; structure parameters
1射流曝气原理
由通向大气的导管吸入,形成液气混合流高速喷射而出,
射流曝气机是一种介于气泡扩散装置与机械曝气设通过扩散装置将气水混合液扩散到周围水域,夹带很多
备之间的一种曝气设备,其工作原理是利用气泡扩散和水气泡的水流在较大面积和深度的水域里漩涡搅拌,完成
力剪切这两个作用达到曝气和气水混合的目的。它具有曝气。
下列优点:(1)有较高的氧吸收率和充氧能力,混合搅拌作
射流曝气器的工作原理是利用射流的紊散扩动作
用强2;(2)污泥活性好,基质降解常数较高,提高了污泥用,将不同压力的气体与液体相互混合并能引发能量交
的沉淀性能;(3)构造简单、运转灵活、便于调节、维修管理换的混合反应设备,它主要由喷嘴、进气管、吸气管,吸气
方便4。
室,混合管与扩散管组成,其结构示意图如图2所示。
自吸式2CFD设计方法的设计应用
射流器
潜水泵
潜水射流曝2.1现有的设计方法及存在问题
气机主要由
射流曝气器内的流动属于气液二相流,气液二相流
吸气口
潜水电泵、文的主要特点是炳相之间存在着受流动影响的界面。该界
丘里喷嘴、扩面的形状与流动情况密切相关,界面变化会在两相流中
散管(散流形成不同的流型。传统的射流曝气器设计方法有:基本性
清
器)、进气管能方程法,最佳性能包络线方程法。应用经验或试验关联
扩散管文丘里管喷口
「及消音器等数据,逐步确定各部分的结构参数,再通过试验检验得到
图1单级单喷嘴自吸式射流曝气机组成。潜水性能较好的一组结构参数,确定射流器的尺寸。而气体的
吸空气
排污泵的水吸入、剪切破碎、混合传质过程与内部流动过程关系密
气管
流经过文丘切,但传统设计方法很少考虑到射流器内部的流动状况。
室混合管扩散管
里喷嘴形成射流器在实际运行过程中易受到结构尺寸、运行状况及
本高速水射流,污水特性等因素的影响,借鉴实验数据,未必能使射流器
通过扩散管在高效区工作。另外,试验研究存在研发周期长、成本较
图2射流曝气器结构示意图
进口处的喉高、试件个数限制等问题。
管时,在气水混合室内产生负压,自动将液面以上的空气2.2CFD设计方法的应用
基金项目:国家科技部水体污染控制与治理科技重大专项资助
计算流体力学(简称CFD)是1960年代起伴随计算
项目(2008ZX07316-004)
机技术迅速崛起的学科,经过半个世纪的迅猛发展,CFD
22机械工程师2011年第B期