曝氣池中氣液兩相流理論與實踐

目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 曝氣池中氣液兩相流 1
1.1 引言 1
1.2 曝氣池 4
1.2.1 曝氣池定義 4
1.2.2 曝氣池中的曝氣方式 5
1.2.3 曝氣池分類 6
1.3 曝氣池運行原理 12
1.3.1 曝氣理論 12
1.3.2 氧轉(zhuǎn)移的影響因素 17
1.4 曝氣池中氣液兩相流研究進展 19
1.4.1 氣液兩相流簡介 19
1.4.2 曝氣池中氣液兩相流的研究現(xiàn)狀 22
1.4.3 曝氣池中氣液兩相流研究的發(fā)展趨勢 27
參考文獻 28
第2章 氣液兩相流理論基礎(chǔ) 31
2.1 氣液兩相流基本理論 31
2.1.1 局部瞬時方程組 31
2.1.2 瞬時空間平均方程 36
2.1.3 局部時均方程 38
2.1.4 復(fù)合平均方程 40
2.2 氣液兩相流流型與流型圖 41
2.2.1 氣液兩相基本流型 42
2.2.2 兩相流型圖 48
2.2.3 流型之間的過渡 52
2.3 兩相流動的參數(shù) 55
2.3.1 空間與時間平均運算 55
2.3.2 含氣率與含液率 57
2.3.3 兩相運動速度 60
2.3.4 兩相介質(zhì)密度 61
2.3.5 其他兩相流參數(shù) 62
參考文獻 64
第3章 氣液兩相流流場測量方法 65
3.1 激光多普勒技術(shù) 65
3.1.1 激光多普勒測速的原理 66
3.1.2 激光多普勒測速技術(shù)的應(yīng)用 70
3.2 核磁共振測量技術(shù) 70
3.2.1 核磁共振測量原理 70
3.2.2 核磁共振測量技術(shù)應(yīng)用 78
3.3 過程層析成像技術(shù) 78
3.3.1 過程層析成像原理 78
3.3.2 過程層析成像技術(shù)應(yīng)用 80
3.4 粒子圖像測速技術(shù) 82
3.4.1 粒子圖像測速技術(shù)測定原理 83
3.4.2 圖像處理基本算法 84
3.4.3 粒子圖像測速技術(shù)的應(yīng)用 88
3.5 粒子追蹤測速技術(shù) 89
3.5.1 粒子追蹤測速技術(shù)測定原理 90
3.5.2 粒子追蹤測速技術(shù)算法 91
3.5.3 粒子追蹤測速技術(shù)的應(yīng)用 92
參考文獻 93
第4章 曝氣池中氣液兩相流數(shù)學(xué)模型理論 96
4.1 雙流體模型 97
4.1.1 雙流體模型概述 98
4.1.2 湍流模型 100
4.1.3 相間作用力模型 106
4.1.4 雙流體模型數(shù)值模擬與驗證 108
4.2 CFD-PBM 耦合模型 112
4.2.1 群體平衡模型 112
4.2.2 氣泡聚并模型 115
4.2.3 氣泡破碎模型 120
4.2.4 CFD-PBM 耦合模型的構(gòu)建與驗證 125
4.3 CFD 與氣泡群平衡耦合模型 128
4.3.1 氣泡群平衡模型構(gòu)建 128
4.3.2 CFD 與氣泡群平衡模型求解 130
4.3.3 CFD 與氣泡群平衡耦合模型驗證 131
參考文獻 134
第5章 曝氣池中氣泡羽流的運動特性 137
5.1 氣泡羽流的概述 137
5.2 氣泡羽流的獲取方法 139
5.2.1 基于PIV 技術(shù)的氣泡羽流測定 139
5.2.2 空隙率計算 141
5.3 氣泡羽流二維空隙率的分布特性 143
5.3.1 壓強對空隙率分布的影響 143
5.3.2 縱橫比對空隙率分布的影響 144
5.3.3 初始空隙率對空隙率分布的影響 145
5.4 氣泡羽流的擺動機理 146
5.4.1 氣泡羽流的時間連續(xù)分布 146
5.4.2 氣泡羽流的擺動與波動頻譜 149
5.5 曝氣池中氣泡羽流運動規(guī)律 159
5.5.1 縱橫比對氣泡羽流運動的影響 159
5.5.2 壓強對氣泡羽流運動的影響 163
5.5.3 空隙率對氣泡羽流運動的影響 167
參考文獻 171
第6章 曝氣池中氣液兩相流數(shù)值模擬 172
6.1 CFD 模型理論基礎(chǔ) 172
6.1.1 基本理論方程 173
6.1.2 多相流模型 175
6.1.3 網(wǎng)格劃分與邊界條件 184
6.2 方形曝氣池中氣液兩相流數(shù)值模擬 186
6.2.1 縱橫比對兩相速度場分布的影響 187
6.2.2 曝氣量對兩相速度場分布的影響 188
6.2.3 曝氣孔徑對兩相速度場分布的影響 189
6.3 圓形曝氣池中氣液兩相流數(shù)值模擬 190
6.3.1 高徑比對兩相速度場分布的影響 191
6.3.2 曝氣量對兩相速度場分布的影響 192
6.3.3 曝氣孔間距對兩相速度場分布的影響 194
參考文獻 195
第7章 基于氣液兩相流的曝氣池體型優(yōu)化 196
7.1 曝氣池體型優(yōu)化——以曝氣反應(yīng)器為例 197
7.1.1 曝氣池主體結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化 198
7.1.2 曝氣池曝氣方式的優(yōu)化 200
7.1.3 曝氣方式對污水處理效果的優(yōu)化 205
7.2 曝氣池體型優(yōu)化——以氧化溝為例 207
7.2.1 氧化溝的運行現(xiàn)狀 207
7.2.2 氧化溝內(nèi)水力流動狀況 209
7.2.3 導(dǎo)流墻設(shè)置方式對水流流動特性的影響 210
7.2.4 氧化溝設(shè)計斷面優(yōu)化 212
參考文獻 215
彩圖