机械絮凝斜管沉淀池沉淀区数值模拟与试验研究的任务书.docx

机械絮凝斜管沉淀池沉淀区数值模拟与试验研究的任务书
任务书
题目：机械絮凝斜管沉淀池沉淀区数值模拟与试验研究
一、研究背景
随着社会的不断发展，各行各业的生产技术越来越成熟和完善，机械絮凝斜管沉淀池技术在环境保护、水处理中得到了广泛的应用。它是以机械形式加入聚合物作为凝聚剂在水中形成较大的絮凝物，然后将其从果梗中分离出来，达到净化水质的目的。
机械式絮凝斜管沉淀池技术具有物理性能稳定、运行成本低、流量大、处理量高度等优点，已成为水处理领域中最具竞争力的技术之一。但是，斜管沉淀池在运行过程中，沉淀区的结构设计和流动状态对整个沉淀系统的沉淀效果有着非常重要的影响，其液固分离效果也与工艺流程密切相关。
目前，国内外对斜管沉淀池的研究仍然处于探索性、实验性的阶段。因此，本研究旨在进一步深入探讨机械絮凝斜管沉淀池沉淀区结构设计和流动状态的影响，为该领域提供科学的理论基础和技术支持。
二、研究目的
本研究主要是针对机械絮凝斜管沉淀池沉淀区结构设计和流动状态进行数值模拟和试验研究的目的是：
1.采用数值模拟方法对机械絮凝斜管沉淀池沉淀区的流动场进行数值模拟分析，探讨沉淀区内流体流动特征的变化规律。
2.通过相关实验对数值模拟结果进行验证，进一步研究沉淀池的沉淀效果和沉淀浓度等参数的变化规律，为有效地提高机械式絮凝斜管沉淀池的沉淀效果提供科学的理论支持。
三、研究内容
1.对机械絮凝斜管沉淀池沉淀区进行分析和建模，采用CFD（ComputationalFluidDynamics）数值模拟方法研究不同沉淀区结构参数对沉淀效果的影响。
2.设计试验方案，制作实验样机，在实验室进行斜管沉淀池实验研究，验证数值模拟结果，并将实验结果与数值模拟结果进行比较分析。
3.研究不同实验条件下的机械絮凝斜管沉淀池的沉淀效果、沉淀浓度等参数的变化规律，探讨机械絮凝斜管沉淀池沉淀区在不同实验条件下的最优结构参数。
4.结合实验结果和数值模拟结果，提出机械絮凝斜管沉淀池沉淀区优化设计方案，为该领域的应用提供技术与理论支持。
四、研究实施方案
1.CFD计算
1）采用CFD计算软件模拟机械絮凝斜管沉淀池的沉淀区，得出池内流动场及其它物理场分布规律。
2）对数值模拟结果进行整理、分析，得出结论。
2.实验研究
1）采用自行设计的沉淀池，搭建实验平台，进行试验研究，采集相关数据。
2）对实验数据进行分析处理，得出结论。
3）对数值模拟结果和实验数据进行比对分析，得出综合结论。
3.优化设计
1）结合数值模拟结果和实验数据，提出机械絮凝斜管沉淀池沉淀区优化设计方案。
2）对优化设计方案进行测试，对比结果，得出评价结论。
五、研究意义
该研究在对机械式絮凝斜管沉淀池沉淀区的流动状态进行深入的数值模拟与实验研究中，取得了一系列重要、有意义的科学发现，具有广泛的应用价值，主要体现在以下几个方面：
1.进一步深入探究机械絮凝斜管沉淀池的物理机制，分析池内流态也使我们对现有机械式絮凝斜管沉淀池有了更深入、更全面、更具体的认识，对后续工程设计和工艺优化提供了科学依据和指导。
2.提升现有斜管沉淀池的沉淀效果，提高沉淀系统整体的水质处理效能，具有重要的应用价值和经济效益。
3.提高了我国斜管沉淀池配置的技术水平和应用层次，推动了该领域管理科学化、智能化和标准化的进展。
六、研究进度安排
第一年：研究沉淀池参数对水体沉淀效果的影响，并进行数值模拟和小型试验。
第二年：对模型改进并进行实验，对结果进行分析和处理。
第三年：进行优化设计和测试，准备文章论文并答辩。
七、研究预算
1.设备费：20000元
2.材料费：10000元
3.差旅费：50000元
4.劳务费：80000元
5.准备费：5000元
总计：165000元
八、参考文献
[1]S.G.Han,W.T.Kim,S.I.Kim,'Developmentofahigh-performancewatertreatmentsystemusingmechanicalswirlingandimpinging',WaterRes.,vol.37,pp.5173-5182,2003.
[2]G.Ozdemir,E.Yigit,M.C.Akkaya,'Experimentalstudiesontheefficiencyofinclinedtubesettlers',J.Chem.Technol.Biotechnol.,vol.80,no.9,pp.924-931,2005.
[3]Y.Shimazaki,T.Sugiura,N.Katayama,'Formationandphysicalnatureofwaterbornestruvitecrystalsinreaction-turbulenceinducedcrystallization',E