Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
316Ti тибы (UNS 31635) - титан стабилизацияләнгән остенитик хром-никель дат басмас корыч, молибден булган.Бу өстәмә коррозиягә каршы торуны көчәйтә, хлорид ион эремәләренә каршы торуны яхшырта һәм югары температурада көчен арттыра.Сыйфат 316 тибына охшаган, Титан кушылуы аркасында 316Ti югары сизгерлек температурасында кулланыла ала.Коррозиягә каршы тору яхшыра, аеруча күкерт, гидрохлор, ацетик, формаль һәм тартар кислоталары, кислота сульфатлары һәм эшкәртү хлоридлары.
Химик состав:
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
| ≤ 0.08 | ≤ 1.0 | ≤ 2.0 | ≤ 0.045 | ≤ 0.03 | 16.0 - 18.0 | 10.0 - 14.0 | 2.0 - 3.0 |
Сыйфатлар：
Соңгы киеренкелек көче: 75 KSI мин (515 MPa мин)
Ieldитештерү көче: (0,2% офсет) 30 KSI мин (205 MPa мин)
Озынлыгы: 40% мин
Каты: Rb 95 макс
Слайдка өч мәкалә күрсәтүче слайдерлар.Слайдлар аша хәрәкәт итү өчен арткы һәм киләсе төймәләрне кулланыгыз, яки һәр слайд аша хәрәкәт итү өчен ахырдагы слайд контроллер төймәләрен кулланыгыз.
Бу тикшеренүдә, флокуляциянең гидродинамикасы лаборатория масштабындагы флокулятордагы турбулент агым тизлеге кырын эксперименталь һәм санлы тикшерү белән бәяләнә.Кисәкчәләр агрегатына яки флок бүленешенә ярдәм итүче турбулент агым катлаулы һәм бу кәгазьдә ике турбулент модель кулланып карала һәм чагыштырыла, SST k-ω һәм IDDES.Нәтиҗә шуны күрсәтә: IDDES SST k-over өстендә бик кечкенә камилләштерү тәэмин итә, бу флокулятор эчендә агымны төгәл охшату өчен җитәрлек.Фитнес балл PIV һәм CFD нәтиҗәләренең конвергенциясен тикшерү өчен, һәм кулланылган CFD турбулентлык моделе нәтиҗәләрен чагыштыру өчен кулланыла.Тикшеренү шулай ук k тайпылу факторын санлаштыруга юнәлтелгән, ул гадәти тизлек 0,25 белән чагыштырганда 3 һәм 4 әйләнештә түбән тизлектә 0,18.К 0,25 дән 0,18гә кадәр кимү сыеклыкка китерелгән көчен якынча 27-30% ка арттыра һәм тизлек градиентын (G) якынча 14% ка арттыра.Димәк, агитация көтелгәннән күбрәк бирелә, шуңа күрә аз энергия кулланыла, шуңа күрә эчә торган су чистарту заводының флокуляция берәмлегендә энергия куллану түбән булырга мөмкин.
Суны чистартуда, коагулантлар кушылу кечкенә коллоид кисәкчәләрен һәм пычракларны тотрыксызлый, алар берләшеп флокуляция этабында флокуляция ясыйлар.Флейклар массаның фракталь агрегатлары белән бәйләнгән, аннары урнашу белән бетерелә.Кисәкчәләрнең үзлекләре һәм сыек кушылу шартлары флокуляция һәм эшкәртү процессының эффективлыгын билгели.Флоккуляция чагыштырмача кыска вакыт эчендә әкрен агитация һәм зур күләмдә су агитациясе өчен күп көч таләп итә1.
Флокуляция вакытында бөтен системаның гидродинамикасы һәм коагулант-кисәкчәләрнең үзара бәйләнеше химиясе стационар кисәкчәләр күләменең таралу тизлеген билгели2.Кисәкчәләр бәрелешкәндә, алар бер-берсенә ябышалар3.Oyegbile, Ay4 хәбәр итүенчә, бәрелешләр Браун диффузиясенең флоккуляция транспорт механизмнарына, сыеклык кыру һәм дифференциаль урнашуга бәйле.Плиталар бәрелешкәндә, алар үсә һәм билгеле бер зурлык чикләренә җитәләр, бу ватылуга китерергә мөмкин, чөнки гидродинамик көчләр көченә каршы тора алмыйлар5.Бу ватылган плиталарның кайберләре кечерәк яки бер үк үлчәмдә берләшәләр6.Ләкин, көчле плиткалар бу көчкә каршы торырга һәм аларның зурлыгын сакларга һәм хәтта үсә7.Yukкселен һәм Григорий8 плиталарны юк итү һәм аларның яңару сәләте белән бәйле тикшеренүләр турында хәбәр иттеләр, кире кайтару чикләнгәнлеген күрсәттеләр.Бриджмен, Джефферсон9 CFD кулланган, урта агымның һәм турбулентлыкның җирле тизлек градиентлары аша флок формалашуына һәм фрагментлашуга җирле йогынтысын бәяләү өчен.Ротор плиталары белән җиһазландырылган танкларда, агрегатларның башка кисәкчәләр белән бәрелешү тизлеген үзгәртергә кирәк, алар коагуляция этабында җитәрлек тотрыксызлангач.CFD һәм 15 әйләнеш тирәсендәге түбән әйләнү тизлеген кулланып, Вадасаруккай һәм Гагнон11 конус калак флокуляциясе өчен G кыйммәтенә ирештеләр, шуның белән агитация өчен энергия куллануны киметтеләр.Ләкин, югары G кыйммәтләрендә эшләү флокуляциягә китерергә мөмкин.Алар катнашу тизлегенең пилот калак флокуляторының уртача тизлек градиентын билгеләүгә тәэсирен тикшерделәр.Алар 5 минуттан артык тизлектә әйләнәләр.
Korpijärvi, Ahlstedt12 танк сынау эскәмиясендә агым кырын өйрәнү өчен дүрт төрле турбулент модель кулланды.Алар агым кырын лазер Доплер анемометры һәм PIV белән үлчәделәр һәм исәпләнгән нәтиҗәләрне үлчәнгән нәтиҗәләр белән чагыштырдылар.де Оливейра һәм Донадель13 CFD ярдәмендә гидродинамик үзлекләрдән тизлек градиентларын бәяләү өчен альтернатив ысул тәкъдим иттеләр.Тәкъдим ителгән ысул гелик геометрия нигезендә алты флокуляция берәмлегендә сынады.тоту вакытының флокулантларга тәэсирен бәяләде һәм аз тоту вакыты булган рациональ күзәнәк дизайнын тәэмин итү коралы буларак кулланыла торган флоккуляция моделен тәкъдим итте14.Жан, You15 берләштерелгән CFD һәм халык балансы моделен тәкъдим иттеләр, агым характеристикаларын һәм флок тәртибен тулы масштаблы флокуляциядә охшату өчен.Ллано-Серна, Корал-Портилло16 Колумбиянең Витербодагы су чистарту заводында Кокс тибындагы гидрофлоккуляторның агым үзенчәлекләрен тикшерде.CFD өстенлекләренә ия булса да, исәпләүләрдә санлы хаталар кебек чикләүләр дә бар.Шуңа күрә алынган теләсә нинди санлы нәтиҗәләр критик нәтиҗәләр ясау өчен җентекләп тикшерелергә һәм анализланырга тиеш17.Әдәбиятта горизонталь флокуляторлар дизайны буенча тикшеренүләр аз, гидродинамик флокуляторлар дизайны өчен тәкъдимнәр чикләнгән18.Чен, Liao19 поляризацияләнгән яктылыкның таралуына нигезләнгән эксперименталь көйләү кулланды, аерым кисәкчәләрдән таралган яктылыкның поляризация торышын үлчәү өчен.Feng, Zhang20 Ansys-Fluent кулланган, ток агымнарын таратуны симуляцияләү өчен, коагуляцияләнгән тәлинкә флокуляторы һәм коррупцияле флокуляторның агым кырында.Ansys-Fluent ярдәмендә флокуляторда турбулентлы сыеклык агымын симуляцияләгәннән соң, Gavi21 нәтиҗәләрне флокулятор проектлау өчен кулланды.Vaneli һәм Teixeira22 хәбәр иттеләр, спираль труба флокуляторларының сыеклык динамикасы белән флоккуляция процессы арасындагы бәйләнеш әле дә рациональ конструкцияне хуплау өчен начар аңлашыла.де Оливейра һәм Коста Тексейра23 эффективлыкны өйрәнделәр һәм физика экспериментлары һәм CFD симуляцияләре аша спираль труба флокуляторының гидродинамик үзлекләрен күрсәттеләр.Күпчелек тикшерүчеләр күмелгән труба реакторларын яки күмелгән труба флокуляторларын өйрәнделәр.Ләкин, бу реакторларның төрле конструкцияләргә һәм эш шартларына реакциясе турында җентекле гидродинамик мәгълүмат әле дә җитми (Сартори, Оливейра24; Оливейра, Тексейра25).Оливейра һәм Тексейра26 спираль флокуляторның теоретик, эксперименталь һәм CFD симуляцияләреннән оригиналь нәтиҗәләр күрсәтәләр.Oliveira һәм Teixeira27 спираль кәтүкне гадәти декантер системасы белән берлектә коагуляция-флокуляция реакторы итеп кулланырга тәкъдим иттеләр.Алар хәбәр итәләр, турбитлылыкны бетерү эффективлыгы өчен алынган нәтиҗәләр флокуляцияне бәяләү өчен еш кулланыла торган модельләр белән чагыштырганда аерылып тора, мондый модельләрне кулланганда сак булырга тәкъдим итәләр.Морузи һәм де Оливейра [28] төрле эш шартларында өзлексез флокуляция палаталары системасының тәртибен модельләштерделәр, шул исәптән кулланылган палаталар саны үзгәрүен һәм күзәнәк тизлегенең градиентларын куллануны да кертеп.Ромфофак, Le Men29 квази-ике үлчәмле реактив чистарткычларда тиз тизлекне үлчәү.Алар флокуляция зонасында көчле реактив әйләнешне таптылар һәм җирле һәм мизгел кыру темпларын бәяләделәр.
Шах, Джоши30 хәбәр итә, CFD конструкцияләрне яхшырту һәм виртуаль агым характеристикаларын алу өчен кызыклы альтернатива тәкъдим итә.Бу киң эксперименталь көйләүләрдән сакланырга ярдәм итә.CFD су һәм чистарту корылмаларын анализлау өчен көннән-көн кулланыла (Мело, Фрейр31; Алалм, Наср32; Бриджмен, Джефферсон9; Самарас, Зубулис33; Ван, Ву34; Чжан, Техада-Мартинез35).Берничә тикшерүчеләр җиһазларны сынап карау өчен экспериментлар үткәрделәр (Бриджмен, Джефферсон36; Бриджмен, Джефферсон5; Ярвис, Джефферсон6; Ван, Ву34) һәм тишелгән диск флокуляторлары31.Башкалар гидрофлокуляторларны бәяләү өчен CFD кулландылар (Бриджмен, Джефферсон5; Вадасаруккай, Гагнон37).Ghawi21 хәбәр иткәнчә, механик флокуляторлар регуляр хезмәт күрсәтүне таләп итәләр, чөнки алар еш өзелә һәм күп электр таләп итә.
Кадр флокуляторының эшләве сусаклагычның гидродинамикасына бик нык бәйле.Мондый флокуляторларда агым тизлеге кырларын санлы аңламау әдәбиятта ачык күрсәтелә (Хоу, Ханд38; Хендрикс39).Бөтен су массасы флокулятор этәргеч хәрәкәтенә дучар, шуңа күрә тайпылу көтелә.Гадәттә, сыеклык тизлеге k тайпылу факторы белән пычак тизлегеннән кимрәк, бу су объектының тизлегенең кәрәзле тәгәрмәч тизлегенә мөнәсәбәте итеп билгеләнә.Bhole40 флокуляторны эшләгәндә билгесез өч фактор бар, дип хәбәр итте тизлек градиенты, тарту коэффициенты һәм су белән чагыштырмача тизлек.
Camp41 хәбәр итә, югары тизлекле машиналар турында уйлаганда, тизлек ротор тизлегенең якынча 24% һәм түбән тизлекле машиналар өчен 32% ка кадәр.Септа булмаганда, Droste һәм Ger42 ак бәясен 0,25 кулланганнар, септа очракта k 0 дән 0,15 гә кадәр.Хоу, Hand38 k 0,2 - 0,3 диапазонында булуын күрсәтә.Hendrix39 тайпылу факторын эмпирик формула ярдәмендә әйләнү тизлеге белән бәйләде һәм тайпылу факторы шулай ук Camp41 тарафыннан билгеләнгән диапазонда дигән нәтиҗә ясады.Bratby43 хәбәр иткәнчә, k 1,8 дән 5,4 әйләнешкә кадәр тизлек өчен 0,2 тирәсе һәм импульс тизлеге өчен 0,35 дән 3 минутка кадәр арта.Башка тикшерүчеләр 1,0 дән 1,8гә кадәр һәм коэффициент k кыйммәтләре 0,25 дән 0,40 га кадәр (Фейр һәм Гейер44; Хайд һәм Людвиг45; Харис, Кауфман46; ван Дюрен47; һәм Братби һәм Мараис48) бик күп тартылу коэффициенты (Cd) кыйммәтләрен хәбәр итәләр. ).Camp41′s эшләгәннән бирле әдәбият k-ны билгеләүдә һәм санлаштыруда зур алгарыш күрсәтми.
Флокуляция процессы бәрелешләрне җиңеләйтү өчен турбулентлыкка нигезләнә, монда тизлек градиенты (G) турбулентлыкны / флокуляцияне үлчәү өчен кулланыла.Аралашу - химик матдәләрне тиз һәм тигез тарату процессы.Аралашу дәрәҗәсе тизлек градиенты белән үлчәнә:
монда G = тизлек градиенты (сек-1), P = көч кертү (W), V = су күләме (m3), μ = динамик ябышлык (Па).
G кыйммәте никадәр югары булса, шулкадәр катнаш.Бердәм коагуляцияне тәэмин итү өчен яхшылап катнашу мөһим.Әдәбият күрсәтә, иң мөһим дизайн параметрлары - вакыт (t) һәм тизлек градиенты (G).Флокуляция процессы бәрелешләрне җиңеләйтү өчен турбулентлыкка нигезләнә, монда тизлек градиенты (G) турбулентлыкны / флокуляцияне үлчәү өчен кулланыла.G өчен типик дизайн кыйммәтләре 20 - 70 s - 1, t - 15-30 минут, һәм Gt (үлчәмсез) - 104 - 105. якынча 2 минут.
монда P - һәр флокулятор плитасы белән сыеклыкка бирелгән көч, N - әйләнү тизлеге, b - пычак озынлыгы, ρ - су тыгызлыгы, r - радиус, ә k - тайпылу коэффициенты.Бу тигезләмә һәрбер блокка аерым кулланыла һәм флокуляторның гомуми көчен кертү өчен нәтиҗәләр ясала.Бу тигезләмәне җентекләп өйрәнү, тайгак флокуляторының проектлау процессында k тайпылу факторының мөһимлеген күрсәтә.Әдәбиятта k-ның төгәл кыйммәте күрсәтелми, киресенчә, алда әйтелгәнчә диапазон тәкъдим ителә.Ләкин, P көче белән тайпылу коэффициенты арасындагы бәйләнеш куб.Шулай итеп, барлык параметрлар бер үк булса, мәсәлән, k-ны 0,25-дән 0,3-ка үзгәртү, плиткадагы сыеклыкка җибәрелгән көченең якынча 20% кимүенә китерәчәк, ә k-ны 0,25-дән 0,18-ка киметү аны арттырачак.ванга якынча 27-30% сыеклыкка бирелгән көч.Ахырда, k-ның тотрыклы флокулятор дизайнына тәэсирен техник санлаштыру аша тикшерергә кирәк.
Табышның төгәл эмпирик күләме агымны визуализацияләү һәм симуляция таләп итә.Шуңа күрә, пычакның тангенсаль тизлеген билгеле әйләнү тизлегендә, валдан төрле радиаль ераклыкларда һәм су өслегеннән төрле тирәнлектә тасвирлау мөһим, төрле пычак позицияләренең эффектын бәяләү өчен.
Бу тикшеренүдә, флокуляциянең гидродинамикасы лаборатория масштабындагы флокулятордагы турбулент агым тизлеге кырын эксперименталь һәм санлы тикшерү белән бәяләнә.PIV үлчәүләре флокуляторда языла, яфраклар тирәсендәге су кисәкчәләренең тизлеген күрсәтүче уртача тизлек контурларын барлыкка китерә.Моннан тыш, ANSYS-Fluent CFD флокулятор эчендә йөргән агымны охшату һәм уртача тизлек контурларын булдыру өчен кулланылды.Нәтиҗә ясалган CFD моделе PIV һәм CFD нәтиҗәләре арасындагы корреспонденцияне бәяләп расланды.Бу эшнең төп юнәлеше - тайгак флокуляторның үлчәмсез дизайн параметры булган тайпылу коэффициентын бәяләү.Монда тәкъдим ителгән эш түбән тизлектә 3 әйләнештә һәм 4 әйләнештә k тайпылу коэффициентын бәяләү өчен яңа нигез бирә.Нәтиҗә нәтиҗәләре турыдан-туры флокуляция танкының гидродинамикасын яхшырак аңларга ярдәм итә.
Лаборатория флокуляторы гомуми биеклеге 147 см, биеклеге 39 см, гомуми киңлеге 118 см, гомуми озынлыгы 138 см булган ачык турыпочмаклы тартмадан тора (1 нче рәсем).Camp49 тарафыннан эшләнгән төп проект критерийлары лаборатория масштаблы флокуляторны проектлау һәм үлчәмле анализ принципларын куллану өчен кулланылды.Эксперименталь корылма Ливан Америка университетының Экологик инженер лабораториясендә (Библос, Ливан) төзелгән.
Горизонталь күчәр түбәннән 60 см биеклектә урнашкан һәм ике тәгәрмәч тәгәрмәче урнашкан.Eachәрбер кәрәзле тәгәрмәч 4 тактадан тора, һәр калакта 3 каләм бар, барлыгы 12 калак.Флокуляция 2-6 сәгатьтә түбән тизлектә йомшак агитация таләп итә.Флокуляторларда иң еш катнашу тизлеге - 3 әйләнеш һәм 4 әйләнеш.Лаборатория масштаблы флокулятор агымы эчә торган су чистарту заводының флокуляция танк бүлмәсендә агымны күрсәтү өчен эшләнгән.Көч 42 традицион тигезләмә ярдәмендә исәпләнә.Ике әйләнү тизлеге өчен дә тизлек градиенты \ (\ stackrel {\ mathrm {-}} {\ text {G}} \) 10 \ тан зуррак ({\ текст {сек}} ^ {- {1}} \) , Рейнольдс саны турбулент агымны күрсәтә (таблица 1).
PIV сыеклык тизлеге векторларын төгәл һәм санлы үлчәүләргә берьюлы бик күп пунктларда кулланыла50.Эксперименталь көйләүдә лаборатория масштаблы флокулятор, LaVision PIV системасы (2017) һәм Arduino тышкы лазер сенсоры бар.Уртача тизлек профильләрен булдыру өчен, PIV рәсемнәр бер үк урында эзлекле язылды.PIV системасы калибрланган, максат мәйданы билгеле бер кулның өч плитасының озынлыгының уртасында.Тышкы триггер флокулятор киңлегенең бер ягында урнашкан лазердан, икенче ягында сенсор кабул итүчесеннән тора.Флокулятор кулы лазер юлын блоклаган саен, PIV лазеры һәм программалаштырылган вакыт берәмлеге белән синхрон камера белән рәсем төшерү өчен сигнал җибәрелә.Инҗирдә.2 PIV системасын урнаштыру һәм рәсем алу процессын күрсәтә.
ПИВны язу флокулятор 5-10 минут эшләгәннән соң башланды, агымны нормалаштыру һәм шул ук реактив индекс кырын исәпкә алу.Калибрлау флокуляторга чумган калибрлау тәлинкәсе ярдәмендә ирешелә һәм кызыксыну озынлыгының уртасына урнаштырыла.Калибрлау тәлинкәсе өстендә яссы яктылык таблицасы формалаштыру өчен PIV лазерының торышын көйләгез.Eachәрбер пычакның әйләнү тизлеге өчен үлчәнгән кыйммәтләрне языгыз, һәм эксперимент өчен сайланган әйләнү тизлеге 3 әйләнеш һәм 4 әйләнеш.
Барлык PIV язмалары өчен, ике лазер импульслары арасындагы вакыт аралыгы 6900-700 µs диапазонында куелды, бу минималь кисәкчәләрнең 5 пиксельгә күчүен рөхсәт итте.Пилот сынаулар уртача вакыт үлчәүләрен алу өчен кирәк булган рәсемнәр саны буенча үткәрелде.Вектор статистикасы 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, һәм 280 рәсемнәр булган үрнәкләр өчен чагыштырылды.Imageәрбер рәсемнең ике рамнан торуын исәпкә алып, тотрыклы вакыт уртача нәтиҗәләр бирү өчен 240 рәсем үрнәге табылды.
Флокулятордагы агым турбулент булганлыктан, кечкенә турбулент структураларны чишү өчен кечкенә сорау тәрәзәсе һәм күп санлы кисәкчәләр кирәк.Төгәллекне тәэмин итү өчен кросс-корреляция алгоритмы белән бергә зурлыкны киметүнең берничә кабатлануы кулланыла.Беренче сайлау тәрәзәсенең размеры 48 × 48 пиксель, 50% капланган һәм бер адаптация процессы, соңыннан 32% 32 пиксель, 100% каплау һәм ике адаптация процессы белән тәмамланган.Моннан тыш, пыяла буш сфералар агымдагы орлык кисәкчәләре буларак кулланылды, бу сайлау тәрәзәсенә ким дигәндә 10 кисәкчәләргә мөмкинлек бирде.PIV язуы лазер чыганагын һәм фотоаппаратны эшкәртү һәм синхронлаштыру өчен җаваплы программалаштырылган вакыт бүлегендә (PTU) триггер чыганагы белән башлана.
Коммерция CFD пакеты ANSYS Fluent v 19.1 3D модельне үстерү һәм төп агым тигезләмәләрен чишү өчен кулланылды.
ANSYS-Fluent кулланып, лаборатория масштаблы калак флокуляторының 3D моделе булдырылды.Модель турыпочмаклы тартма формасында ясалган, лаборатория моделе кебек горизонталь күчкә куелган ике калак тәгәрмәчтән тора.Тактасыз модельнең биеклеге 108 см, киңлеге 118 см, озынлыгы 138 см.Миксер тирәсендә горизонталь цилиндрик яссылык өстәлде.Ylилиндрик яссылык җитештерү монтаж этабында бөтен миксерның әйләнешен тормышка ашырырга һәм флокулятор эчендә әйләнүче агым кырын охшатырга тиеш, 3а рәсемдә күрсәтелгәнчә.
3D ANSYS-иркен һәм модель геометрия схемасы, кызыксыну яссылыгында ANSYS-иркен флокулятор тән, кызыклы яссылыкта ANSYS-иркен схема.
Модель геометрия ике төбәктән тора, аларның һәрберсе сыеклык.Бу логик алу функциясен кулланып ирешелә.Сыеклыкны күрсәтү өчен башта цилиндрны (миксерны да кертеп) тартмадан алыгыз.Аннары миксерны цилиндрдан алыгыз, нәтиҗәдә ике әйбер: миксер һәм сыеклык.Ниһаять, ике өлкә арасында слайд интерфейсы кулланылды: цилиндр-цилиндр интерфейсы һәм цилиндр-миксер интерфейсы (3а рәсем).
Төзелгән модельләрне туплау санлы симуляцияләрне эшләтеп җибәрү өчен кулланылачак турбулент модель таләпләренә туры китереп тәмамланды.Каты өслек янында киңәйтелгән катламнары булмаган структурасыз меш кулланылды.Барлык диварлар өчен 1,2 үсеш темплары белән киңәйтү катламнары булдырыгыз, катлаулы агым үрнәкләрен тотып алу өчен, беренче катлам калынлыгы \ (7 \ mathrm {x} {10} ^ {- 4} \) m \ ({\ текст {y)) ^ {+} \ le 1.0 \).Тетрадронны урнаштыру ысулы ярдәмендә тән күләме көйләнә.Ике интерфейсның алгы ягы зурлыгы 2,5 × \ ({10} ^ {- 3} \) м зурлыгы белән ясалган, һәм миксерның алгы размеры 9 × \ ({10} ^ {- 3} \) м кулланыла.Башлангыч ясалган меш 2144409 элементтан тора (3б рәсем).
Ике параметрлы k - ε турбулентлык моделе башлангыч база моделе итеп сайланды.Флокулятор эчендә йөргән агымны төгәл охшату өчен, кыйммәтрәк модель сайланды.Флокулятор эчендәге турбулентлы агым ике CFD моделе ярдәмендә санлы тикшерелде: SST k - ω51 һәм IDDES52.Ике модельнең нәтиҗәләре модельләрне раслау өчен эксперименталь PIV нәтиҗәләре белән чагыштырылды.Беренчедән, SST k-ω турбулентлык моделе - сыеклык динамикасы кушымталары өчен ике тигезләмә турбулентлы ябышлык моделе.Бу Wilcox k-ω һәм k-ε модельләрен берләштергән гибрид модель.Аралашу функциясе стеналар янындагы Wilcox моделен һәм киләсе агымда k-ε моделен активлаштыра.Бу дөрес модельнең агым кырында кулланылуын тәэмин итә.Тискәре басым градиентлары аркасында агымны аеруны төгәл фаразлый.Икенчедән, SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) моделе белән Индивидуаль Эдди Симуляция (DES) моделендә киң кулланылган Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES) ысулы сайланды.IDDES - гибрид RANS-LES (зур симуляция) моделе, ул тагын да сыгылучан һәм кулланучыларга уңайлы резолюция масштабын (SRS) симуляция моделен тәэмин итә.Ул LES моделенә нигезләнеп, зур редакцияләрне чишү өчен һәм SST k-toга кире кайту, кечкенә масштабларны охшату өчен.SST k - ω һәм IDDES симуляцияләреннән алынган статистик анализлар модельне раслау өчен PIV нәтиҗәләре белән чагыштырылды.
Ике параметрлы k - ε турбулентлык моделе башлангыч база моделе итеп сайланды.Флокулятор эчендә йөргән агымны төгәл охшату өчен, кыйммәтрәк модель сайланды.Флокулятор эчендәге турбулентлы агым ике CFD моделе ярдәмендә санлы тикшерелде: SST k - ω51 һәм IDDES52.Ике модельнең нәтиҗәләре модельләрне раслау өчен эксперименталь PIV нәтиҗәләре белән чагыштырылды.Беренчедән, SST k-ω турбулентлык моделе - сыеклык динамикасы кушымталары өчен ике тигезләмә турбулентлы ябышлык моделе.Бу Wilcox k-ω һәм k-ε модельләрен берләштергән гибрид модель.Аралашу функциясе стеналар янындагы Wilcox моделен һәм киләсе агымда k-ε моделен активлаштыра.Бу дөрес модельнең агым кырында кулланылуын тәэмин итә.Тискәре басым градиентлары аркасында агымны аеруны төгәл фаразлый.Икенчедән, SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) моделе белән Индивидуаль Эдди Симуляция (DES) моделендә киң кулланылган Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES) ысулы сайланды.IDDES - гибрид RANS-LES (зур симуляция) моделе, ул тагын да сыгылучан һәм кулланучыларга уңайлы резолюция масштабын (SRS) симуляция моделен тәэмин итә.Ул LES моделенә нигезләнеп, зур редакцияләрне чишү өчен һәм SST k-toга кире кайту, кечкенә масштабларны охшату өчен.SST k - ω һәм IDDES симуляцияләреннән алынган статистик анализлар модельне раслау өчен PIV нәтиҗәләре белән чагыштырылды.
Пресска нигезләнгән вакытлы чишүчене кулланыгыз һәм Y юнәлешендә тарту көчен кулланыгыз.Әйләнү миксерга меш хәрәкәтен билгеләү ярдәмендә ирешелә, монда әйләнү күчәренең килеп чыгышы горизонталь күчнең үзәгендә һәм әйләнү күчәренең юнәлеше Z юнәлешендә.Ике модель геометрия интерфейсы өчен дә интерфейс ясалган, нәтиҗәдә ике бәйләнеш тартмасы кыры.Эксперименталь техникадагы кебек, әйләнү тизлеге 3 һәм 4 революциягә туры килә.
Миксер һәм флокулятор стеналары өчен чик шартлары стенага куелды, һәм флокуляторның өске ачылышы нуль үлчәү басымы белән розетка белән куелды (3с рәсем).Гади басым-тизлек белән элемтә схемасы, иң кечкенә квадрат элементлар нигезендә барлык параметрлар белән икенче тәртип функцияләренең градиент киңлеген дискретизацияләү.Барлык агым үзгәрүчәннәре өчен конвергенция критерийы - масштаблы калдык 1 x \ ({10} ^ {- 3} \).Бер адымга кабатлануның максималь саны 20, һәм вакыт адымының зурлыгы 0,5 ° әйләнешенә туры килә.Чишелеш SST k - ω моделе өчен 8-нче итерациядә һәм IDDES ярдәмендә 12-нче кабатлауда берләшә.Моннан тыш, вакыт адымнары саны исәпләнде, миксер ким дигәндә 12 революция ясады.Эксперименталь процедурага охшаган агымны нормалаштырырга мөмкинлек биргән 3 ротациядән соң вакыт статистикасы өчен мәгълүмат үрнәкләрен кулланыгыз.Revolutionәр революция өчен тизлек әйләнешенең чыгышын чагыштыру соңгы дүрт революция өчен нәкъ шундый ук нәтиҗәләр бирә, тотрыклы хәлгә ирешкәнен күрсәтә.Өстәмә ревизияләр урта тизлек контурларын яхшыртмады.
Вакыт адымы әйләнү тизлегенә, 3 әйләнешкә яки 4 әйләнешкә карата билгеләнә.Вакыт адымы миксерны 0,5 ° ка әйләндерү өчен кирәк булган вакытка чистартыла.Бу җитәрлек булып чыга, чөнки алдагы бүлектә сурәтләнгәнчә чишелеш җиңел берләшә.Шулай итеп, турбулентлык модельләре өчен барлык санлы исәпләүләр 0.02 \ (\ stackrel {\ mathrm {-}} {7} \) үзгәртелгән вакыт адымы ярдәмендә башкарылды, 0.0208 \ (\ stackrel {\ mathrm {-} {3} \) 4 сәгать.Бирелгән чистарту вакыты өчен, шакмакның Курант саны һәрвакыт 1,0-тан ким.
Модель-меш бәйләнешен тикшерү өчен, нәтиҗәләр башта оригиналь 2.14М меш, аннары чистартылган 2.88М меш ярдәмендә алынган.Челтәрне чистарту миксер организмының күзәнәк күләмен 9 × \ ({10} ^ {- 3} \) мнан 7 × \ ({10} ^ {- 3} \) мга кадәр киметеп ирешелә.Ике модельнең оригиналь һәм чистартылган мешлары өчен турбулентлык өчен, тизлек модулларының пычак тирәсендә төрле урыннардагы уртача кыйммәтләре чагыштырылды.Нәтиҗә арасындагы процент аермасы SST k - ω моделе өчен 1,73% һәм IDDES моделе өчен 3,51%.IDDES югары процент аермасын күрсәтә, чөнки ул гибрид RANS-LES моделе.Бу аермалар әһәмиятсез саналды, шуңа күрә симуляция 2,14 миллион элементлы оригиналь челтәр ярдәмендә һәм әйләнү вакыты 0,5 ° булган.
Эксперимент нәтиҗәләренең репродуктивлыгы алты экспериментның һәрберсен икенче тапкыр үткәреп һәм нәтиҗәләрне чагыштырып тикшерелде.Ике серияле экспериментта пычак үзәгендәге тизлек кыйммәтләрен чагыштырыгыз.Ике эксперимент төркеме арасында уртача процент аермасы 3,1% иде.PIV системасы шулай ук һәр эксперимент өчен мөстәкыйль яңадан эшкәртелде.Eachәрбер пычак үзәгендәге аналитик исәпләнгән тизлекне бер үк урында PIV тизлеге белән чагыштырыгыз.Бу чагыштыру максималь процент хата белән 6,5% аерманы күрсәтә.
Слайд факторын бәяләгәнче, флоккулятор тирәсендәге агым структурасын өйрәнүне таләп итә торган флокуляторда тайпылу төшенчәсен фәнни яктан аңларга кирәк.Концептуаль рәвештә, тайгак коэффициенты плиталарның су белән чагыштырганда тизлеген исәпкә алып, калак флокуляторлар дизайнына корылган.Әдәбият бу тизлекнең пычак тизлегенең 75% булырга тәкъдим итә, шуңа күрә күпчелек конструкцияләр гадәттә 0,25 ак куллана.Бу агым тизлеге кырын тулысынча аңлау һәм бу тайманы өйрәнү өчен PIV экспериментларыннан алынган тизлек сызыкларын куллануны таләп итә.1-нче блок - валга иң якын, 3-нче блок - иң тышкы пычак, 2-нче блок - урта пычак.
1-нче блоктагы тизлек сызыклары туры әйләнү агымын күрсәтәләр.Бу агым үрнәкләре пычакның уң ягында, ротор белән пычак арасында барлыкка килә.Шигырь 4адагы кызыл нокталы тартма белән күрсәтелгән мәйданны карасак, плитаның өстендә һәм тирәсендә реиркуляция агымының тагын бер ягын ачыклау кызык.Агым визуализациясе рекиркуляция зонасына аз агымны күрсәтә.Бу агым пычакның уң ягыннан пычак очыннан якынча 6 см биеклектә якынлаша, мөгаен, рәсемдә күренгән пычак алдыннан беренче кулның тәэсире аркасында.4 минутта агымны визуализацияләү шул ук тәртипне һәм структураны күрсәтә, күрәсең, югары тизлек белән.
Тизлек кыры һәм өч әйләнешнең хәзерге графиклары 3 әйләнү тизлегендә һәм 4 әйләнештә.Өч плитаның максималь уртача тизлеге 3 әйләнештә 0,15 м / с, 0,20 м / с һәм 0,16 м / с, һәм 4 минутта максималь уртача тизлек 0,15 м / с, 0,22 м / с һәм 0,22 м / с. лар.өч биттә.
Великаль агымның тагын бер формасы 1 һәм 2 ваннар арасында табылды. Вектор кыры вектор юнәлеше күрсәткәнчә су агымының 2 нче ван төбеннән өскә таба хәрәкәт итүен ачык күрсәтә.4б рәсемендәге нокта тартмасы күрсәткәнчә, бу векторлар пычак өслегеннән вертикаль өскә күтәрелмиләр, ә уңга борылалар һәм әкренләп төшәләр.1-нче пычак өслегендә аскы векторлар аерылып торалар, алар икесенә дә якынлашалар һәм алар арасында формалашкан әйләнеш агымыннан әйләндерәләр.Бер үк агым структурасы ике әйләнеш тизлегендә дә югары тизлек амплитудасы белән 4 әйләнештә билгеләнде.
3-нче плитаның тизлек кыры алдагы плитаның тизлек векторыннан зур өлеш кертми. 3-нче блок астындагы төп агым су белән вертикаль тизлек векторына бәйле.
3-нче плит өслегендәге тизлек векторларын өч төркемгә бүлеп була, 4-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.Беренче комплект - пычакның уң кыры.Бу позициядәге агым структурасы туры уңга һәм өскә (ягъни 2-нче блокка).Икенче төркем - пычак уртасы.Бу позиция өчен тизлек векторы туры читкә юнәлтелгән, бернинди тайпылышсыз һәм әйләнмичә.Тизлек кыйммәтенең кимүе пычак очыннан биеклекнең артуы белән билгеләнде.Пычакларның сул читендә урнашкан өченче төркем өчен агым шунда ук сулга, ягъни флокулятор стенасына юнәлтелә.Тизлек векторы белән күрсәтелгән агымның күбесе күтәрелә, һәм агымның бер өлеше горизонталь рәвештә төшә.
Ике турбулентлык моделе, SST k - ID һәм IDDES, уртача тизлек профилен 3 минутта һәм 4 минутта уртача озынлык яссылыгында төзү өчен кулланылды.5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, тотрыклы хәл дүрт рәт әйләнеш белән барлыкка килгән тизлек контурлары арасында абсолют охшашлыкка ирешеп ирешелә.Моннан тыш, IDDES тарафыннан ясалган вакытның уртача тизлек контурлары 6а рәсемдә күрсәтелгән, ә SST k - by барлыкка китергән уртача тизлек профильләре 6а рәсемдә күрсәтелгән.6б.
IDDES һәм SST k - by барлыкка китергән уртача тизлек циклларын кулланып, IDDES тизлек циклларының зур өлешенә ия.
IDDES белән ясалган тизлек профилен 7-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә 3 минутта игътибар белән тикшерегез. Миксер сәгать юлы белән әйләнә һәм агым күрсәтелгән искәрмәләр буенча тикшерелә.
Инҗирдә.7 I квадраттагы 3 плит өслегендә агымның аерылуы барлыгын күрергә мөмкин, чөнки өске тишек булу сәбәпле агым чикләнми.II квадратта агымның аерылуы күзәтелми, чөнки агым флокулятор стеналары белән тулысынча чикләнгән.III квадратта су алдагы квадратларга караганда күпкә түбән яки түбән тизлектә әйләнә.I һәм II квадратлардагы су миксерның хәрәкәте белән аска таба күчерелә (ягъни әйләндерелә яки чыгарыла).IIIәм III квадратта су агитатор пычаклары белән чыгарыла.Билгеле, бу урындагы су массасы якынлашкан флокулятор җиңенә каршы тора.Бу квадранттагы әйләнү агымы бөтенләй аерылган.IV квадрант өчен, 3-нче ван өстендәге һава агымының күпчелеге флокулятор стенасына юнәлтелгән һәм биеклек өске ачуга күтәрелү белән әкренләп зурлыгын югалта.
Моннан тыш, үзәк урында зәңгәр нокталы эллипс күрсәткәнчә, III һәм IV квадратларда өстенлек итүче катлаулы агым үрнәкләре бар.Бу билгеләнгән мәйданның флокулятордагы әйләнү агымы белән бернинди бәйләнеше юк, чөнки әйләнү хәрәкәтен ачыкларга мөмкин.Бу I һәм II квадратлардан аермалы, анда эчке агым белән тулы әйләнү агымы арасында ачык аерма бар.
Инҗирдә күрсәтелгәнчә.6, IDDES һәм SST k-results нәтиҗәләрен чагыштырганда, тизлек контурлары арасындагы төп аерма тизлекнең тизлеге плит астыннан зурлыгы. SST k-ω моделе киңәйтелгән югары тизлек агымының 3 плит белән алып баруын ачык күрсәтә. IDDES белән чагыштырганда.
Тагын бер аерманы III квадратта табарга мөмкин.IDDES-тан, алда әйтелгәнчә, флокулятор куллары арасында әйләнү агымының аерылуы күрсәтелде.Ләкин, бу позиция почмаклардан һәм беренче пычакның эчке ягыннан түбән тизлек агымына нык тәэсир итә.Шул ук урында SST k - from контур сызыклары IDDES белән чагыштырганда чагыштырмача югары тизлекне күрсәтәләр, чөнки башка төбәкләрдән кушылу агымы юк.
Агым тәртибен һәм структурасын дөрес аңлау өчен тизлек векторы кырларын һәм сызыкларны сыйфатлы аңлау таләп ителә.Eachәрбер пычакның киңлеге 5 см булуын исәпкә алып, тизлек профиле белән тәэмин итү өчен киңлектә җиде тизлек ноктасы сайланды.Моннан тыш, тизлекнең зурлыгын пычак өслегеннән биеклек функциясе буларак санлы аңлау тизлек профилен турыдан-туры һәр пычак өслегенә һәм өзлексез 2,5 см вертикаль рәвештә 10 см биеклеккә кадәр планлаштырып таләп ителә.Күбрәк мәгълүмат алу өчен рәсемдә S1, S2 һәм S3 карагыз.Кушымта.Ике санлы модель дә флокулятор плиталары өслегендә агым структурасын төгәл охшатырга мөмкинлек бирә.
Тизлек PIV, IDDES һәм SST k - the пычак өслегендә таратыла.Х күчәре һәр битнең киңлеген миллиметрда күрсәтә, килеп чыгышы (0 мм) таблицаның сул перифериясен, ахыры (50 мм) таблицаның уң перифериясен күрсәтә.
2 һәм 3 плиталарның тизлек бүленеше 8 нче рәсемдә һәм 8 нче рәсемдә күрсәтелгәнлеге ачык күренә.Кушымтадагы S2 һәм S3 охшаш тенденцияләрне биеклек белән күрсәтәләр, ә 1-нче блок мөстәкыйль үзгәрә.2 һәм 3 плиталарның тизлек профильләре бик туры була һәм плитаның ахырыннан 10 см биеклектә шул ук амплитудага ия.Димәк, агым бу вакытта бертөрле була.Бу IDIVES тарафыннан яхшы үрчетелгән PIV нәтиҗәләреннән ачык күренә.Шул ук вакытта SST k - ω нәтиҗәләре кайбер аермаларны күрсәтә, аеруча 4 сәгатьтә.
Шунысын да әйтергә кирәк, 1-нче блок барлык позицияләрдә дә тизлек профиленең бер үк формасын саклый һәм биеклектә нормальләштерелми, чөнки миксер үзәгендә барлыкка килгән штурман барлык кулларның беренче пычакын үз эченә ала.Шулай ук, IDDES белән чагыштырганда, PIV пычак тизлеге профильләре 2 һәм 3 күпчелек урыннарда бераз югарырак тизлек кыйммәтләрен күрсәттеләр, алар пычак өслегеннән 10 см биеклектә тигез булганчы.
Пост вакыты: 26-2023 февраль