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基于VOF对曝气后反应器内流场特性的数值模拟王海博;李春丽;邱广明;郭枭【期刊名称】《膜科学与技术》【年(卷),期】2016(036)003【摘要】采用VOF方法模拟了1 mm曝气孔径下不同曝气强度对反应器内流场特性的影响规律,阐述了不同曝气强度下反应器中的气泡行为,分析了不同工况下反应器流场中湍流强度与速度场的分布特点,总结了曝气孔中心轴线高度方向上单一液相区速度值与湍流强度的变化规律,最后针对部分模拟结论进行了实验验证.结果表明:气泡脱离曝气孔出口瞬间为类蝌蚪状且一定时间段后尾巴消失进而底部开始向上凹陷,96 L/h及140 L/h工况下曝气孔两侧膜丝之间出现了弹状流;初始气泡尾迹区产生了较强烈的湍流扰动并形成了类机翼形的速度涡环;曝气孔中心轴线高度20 mm附近单一液相区出现了湍流强度变化喉部;24 L/h工况下单一液相区速度值在曝气孔中心轴线高度方向上呈线性升高,96 L/h及140 L/h工况下呈多段类线性规律升高;实验证明模拟结果较可靠.本研究可优化曝气控制膜污染过程的操作参数,能在一定程度上指导工程实际中曝气控制膜污染装置的设计过程.【总页数】9页(P70-78)【作者】王海博;李春丽;邱广明;郭枭【作者单位】内蒙古工业大学土木工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TB324;TB332【相关文献】1.基于CFD-DEM的柱形颗粒固定床反应器流场特性数值模拟 [J], 王凯莉;张亚新2.基于VOF方法数值模拟离心式喷嘴内两相流流动 [J], 王成军;陈海耿;马金凤3.基于CFD数值模拟的新型撞击流反应器内管内径的优化 [J], 孙坤岩;宋冠英;李镇江4.基于VOF数值模拟的扬水曝气器提水性能研究 [J], 常志英;黄廷林5.基于PFC-CFD的双环径向反应器流场特性数值模拟 [J], 岳蓓蓓;张亚新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
污水处理中的生物膜反应器模拟与优化污水处理是城市环境保护的重要任务之一，而生物膜反应器作为一种常见的处理设施，以其高效、节能的特点得到了广泛应用。
本文将探讨生物膜反应器在污水处理中的模拟与优化方法，为提升处理效率、降低运行成本提供参考。
一、生物膜反应器简介生物膜反应器是一种利用生物膜作用将有机物和氮、磷等污染物转化为无害物质的装置。
其基本原理是利用生物膜对有机物进行吸附、降解和转化，通过控制水体中的氧气供应和搅拌方式，实现废水中有机物与生物膜微生物之间的充分接触。
二、生物膜反应器模拟方法生物膜反应器的模拟可以通过数学模型的建立来实现。
常用的模型包括活性污泥模型（ASM）、改进的ASM模型等。
这些模型基于废水处理过程的动力学特性和微生物的生长代谢规律，通过一系列方程和参数来描述反应器内的物质转化和生物过程。
在模拟过程中，需要确定模型的各项参数，如污水进水特性、生物膜的附着特性、微生物的生长速率等，可以通过实验室试验或现场监测来获取。
同时，还需利用数学软件对模型进行求解和模拟，得出反应器内物质转化的动态过程。
三、生物膜反应器的优化方法为了提高生物膜反应器的处理效率和经济性，需要对其进行优化。
以下是一些常见的优化方法：1. 控制进水负荷：合理控制污水进水量和质量，避免过高的负荷对生物膜产生不利影响。
2. 调节温度和pH值：生物膜反应器对温度和pH值的变化较为敏感，调节这两个因素可有效提高生物膜的附着和活性。
3. 提高氧供应：氧气是生物膜反应器中微生物呼吸和有机物降解所必需的，合理增加氧供应有助于提高反应器的处理效率。
4. 减少污泥产生：合理控制污泥的产生量和质量，可以降低处理成本和废物处置压力。
5. 系统监控与维护：建立完善的监控系统，及时了解反应器运行情况，并进行必要的维护和修复。
通过以上优化方法的综合应用，可以有效提高生物膜反应器的去除效率和稳定性，实现污水处理的可持续发展。
结语生物膜反应器作为一种高效节能的污水处理设施，对于城市环境保护具有重要意义。
《基于计算流体力学的膜生物反应器流场计算与结构优化》一、引言膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是一种结合了生物反应技术和膜分离技术的水处理系统。
其核心优势在于高效处理能力以及较低的污泥产量。
然而，流场分布的均匀性对MBR 的性能有着显著影响。
因此，基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）的流场计算与结构优化成为了提升MBR 性能的关键手段。
本文旨在利用CFD技术对膜生物反应器的流场进行深入计算，并通过分析结果对结构进行优化。
二、计算流体力学基础CFD是一种利用计算机模拟流体流动的技术。
它通过求解流体动力学方程，如Navier-Stokes方程，来预测和分析流体的行为。
CFD在许多领域得到了广泛应用，包括水处理系统的设计和优化。
在MBR中，CFD可用于模拟和优化反应器内的流场分布，提高混合效率和传质效果。
三、膜生物反应器流场计算本文采用CFD技术对膜生物反应器进行流场计算。
首先，建立三维模型并设定边界条件，包括进出口流量、压力等。
然后，通过求解Navier-Stokes方程和湍流模型，得到反应器内的速度场、压力场等流体动力学参数。
最后，通过后处理技术，将计算结果可视化，便于分析和理解。
四、流场分析通过CFD计算得到的流场结果表明，膜生物反应器内存在明显的流速不均现象。
在靠近进/出口区域，流速较高；而在远离进/出口的区域，流速较低。
这种不均匀的流场分布可能导致局部浓度过高或过低，影响混合效率和传质效果。
此外，流速过高或过低还可能对膜组件造成损伤或影响其正常工作。
五、结构优化针对流场分析结果，提出以下结构优化措施：1. 优化进/出口设计：通过调整进/出口的位置、大小和角度，使流体在反应器内分布更加均匀。
这可以通过增加进/出口的数量或采用多级进/出口来实现。
2. 优化内部构件：在反应器内设置搅拌装置或挡板等内部构件，以改善流体的混合和传质效果。
SPG膜微气泡曝气—生物膜反应器系统及运行优化研究的开题报告1. 研究背景生物膜反应器（MBR）是一种新一代的废水处理技术，它利用微生物在生物膜上生长附着的特性，在活性污泥法的基础上采用了更优化的反应器设计和操作方式，能够有效地去除废水中的有机物和氮磷等营养物质，并且具有占地面积小、出水稳定等优势。
而MBR系统中最重要的部件是膜组件，它的种类和性能直接影响了系统的运行效率和出水质量。
而SPG（Submerged Prodominantly Gas-phase）膜微气泡曝气技术，作为一种新型的曝气方式，不仅能够有效地提高膜孔污染控制能力，还可以提高废水接触氧化度，促进微生物代谢反应，提高MBR系统的处理效率。
因此，本文选取了SPG膜微气泡曝气作为研究对象，旨在探究其在MBR系统中的应用特点和运行效果，并且通过实验研究和数学模拟等多种手段，对系统运行过程进行优化和改进，提高MBR系统的处理能力和稳定性。
2. 研究内容和方法（1）研究目的本文的主要研究目的是：①探究SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的应用特点和优越性；②开展实验研究，验证SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的处理效果，并且分析其影响因素和机理；③通过数学模拟等手段，对MBR系统的运行参数进行优化和改进，提高系统的处理能力和稳定性。
（2）研究内容①SPG膜微气泡曝气技术的原理和应用特点；②SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的应用研究；③实验研究：设计不同SPG膜孔径和曝气流量组合的MBR系统，对系统的运行效果进行评估，包括COD、NH3-N、TP等指标；④数学模拟：使用计算流体力学（CFD）等数学计算软件，对MBR 系统的流动和传质过程进行数值模拟分析，寻找优化的运行参数。
（3）研究方法本文将采用以下研究方法：①文献调研：综合国内外相关文献，收集和分析SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的研究进展和实践经验；②实验研究：设计和制作不同孔径的SPG膜孔及系统结构，构建实验室MBR系统，对系统的运行和处理效果进行实验研究；③数学模拟：使用CFD等数学计算软件，对MBR系统的流动和传质过程进行数值模拟分析，探究优化的运行参数。
化学反应器内部流场模型研究与优化化学反应器是广泛应用于化学工艺和制造业中的重要设备。
在化学反应器内部，流体的流动对于反应的速率和产物的质量和产率有着重要影响。
因此，研究和优化化学反应器内部的流场模型对于提高反应效率和优化生产流程具有重要意义。
在研究和优化化学反应器内部流场时，我们首先需要建立一个合适的数学模型来描述流体的流动行为。
通常采用的数学模型有欧拉模型和拉格朗日模型两种。
欧拉模型是以固定的空间坐标来描述流体的运动，其中流体的质点坐标随时间变化，但空间坐标是固定的。
欧拉模型适用于较大尺度范围内的流动研究，并能提供整体的流场分布情况。
然而，欧拉模型无法准确地描述小尺度波动，因此不适用于细致的流态研究。
拉格朗日模型是以流体质点的位置和速度随时间变化来描述流体的运动，其中空间坐标和时间都是变动的。
拉格朗日模型适用于细致的流态研究，并能提供流体质点的详细轨迹和局部流场信息。
然而，拉格朗日模型的计算量较大，对于大规模反应器的流动研究不太实用。
根据具体的反应器类型和研究目的，可以选择合适的数学模型来描述系统的流动行为。
了解化学反应器内部的流场模型对于优化反应条件和提高反应效率是至关重要的。
通过建立数学模型，可以预测反应器内部的流动特性并优化反应条件。
在优化化学反应器内部流场时，以下几个方面需要考虑：首先，需要考虑流体的流动方式。
在化学反应器中，流体可以以不同的方式流动，如湍流、层流和混合流动等。
不同的流动方式对于反应速率和混合程度产生不同的影响。
其次，需要考虑反应器内部的结构和气液两相流动行为。
反应器内部的结构对于流体的流动有着重要影响，例如反应器的进出口位置、内部构件的安排等。
同时，如果反应涉及气液两相流动，需要考虑气泡的形成和传输对于反应速率和混合程度的影响。
此外，反应器内部的温度、压力和浓度等参数也需要考虑。
这些参数对于化学反应的速率和选择性具有重要影响，应在优化流场时进行合理的控制。
最后，优化化学反应器内部流场时，可以利用计算流体力学（CFD）等数值模拟方法进行仿真计算。
修正ASM-CFD耦合仿真在MBR运行及膜污染中的应用研究杨漪帆; 俞亦政; 王奇; 马春燕【期刊名称】《《环境科技》》【年(卷),期】2019(032)005【总页数】6页(P18-23)【关键词】计算流体力学; 平板膜膜生物反应器; 活性污泥模型; 可溶性微生物产物; 膜污染【作者】杨漪帆; 俞亦政; 王奇; 马春燕【作者单位】上海市环境科学研究院上海 200233; 中国纺织规划研究会北京100020; 东华大学上海 201620【正文语种】中文【中图分类】X50 引言随着水污染严重和水资源短缺等问题日益严重，传统的生物处理技术已经不能到达对污染物的去除要求[1]，针对水污染现状开发的膜生物反应器以其独特的优势，成为极具发展前景的水污染处理技术之一。
但是膜污染问题一直是制约着MBR长期稳定运行的一个问题[2-4]。
随着计算流体力学（CFD）技术的发展，在MBR的运行和优化设计的模拟应用备受关注，本文通过对ASM（活性污泥模型）-CFD模型的研究，在加入生物场的条件下，对出水水质进行模拟分析，验证模型的可靠性。
并利用模型从膜间距和曝气强度2个方面分析膜表面污染情况。
1 数值模拟1.1 几何建模与网格划分本研究所选用的实际工程来自于上海浦东某生物药业污水处理设施为本课题的研究对象。
结构示意见图1。
图1 MBR结构示意利用CFD前处理软件ICEM16.0进行三维建模。
反应器高长（X）3 600 mm，（Y）2 800 mm，宽（Z）1 600 mm；膜组件长（X）2 000 mm，高（Y）1 720 mm，宽（Z）650 mm，位于反应器中间位置；反应器底部为曝气口入口。
反应器内膜组件内含150片膜片，进行逐片划分几何建模难度极大，故在利用ICEM几何划分的过程中对其进行简化：对MBR池内流场结合ASM模型研究中，将膜组件看做一个几何整体；对于膜污染的研究中，简化研究膜组件中5片膜片，其余膜片看做是立方体。
中空纤维膜生物反应器组件局部污染特征分析及曝气构型优化的开题报告1. 研究背景和意义中空纤维膜生物反应器是一种先进的废水处理设备，其具有高效、节能、节地、灵活等特点，因此在废水处理领域得到了广泛运用。
然而，使用过程中存在一些问题，其中之一就是组件局部污染。
局部污染会影响生物反应器的稳定运行和处理效果，甚至会导致设备寿命缩短。
因此，通过分析中空纤维膜生物反应器组件局部污染的特征，并进行曝气构型优化，可以有效提高生物反应器的运行效果，从而有效解决废水处理中的污染问题。
2. 研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：（1）中空纤维膜生物反应器组件局部污染特征的研究。
通过对生物反应器内部的流场、气液分布、颗粒物分布等参数进行模拟和分析，探究组件局部污染的形成原因和特征，建立相应的数学模型。
（2）曝气构型优化的研究。
通过对不同曝气构型在不同操作条件下的模拟和分析，比较其对组件局部污染的影响，优化曝气构型。
（3）实验验证和结果分析。
通过实验验证，分析不同曝气构型的效果，探究组件局部污染的原因和应对措施。
3. 研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，具体包括：（1）基于流场分析、数值计算模拟等方法，探究中空纤维膜生物反应器组件局部污染的形成原因和特征。
（2）对曝气流场和气泡运动进行数值模拟，建立曝气构型数学模型，并通过对曝气构型的优化来提高生物反应器的处理效果。
（3）通过实验验证不同曝气构型的效果，并结合数值模拟结果对实验结果进行分析和解释。
4. 预期成果本研究预期可以得到以下成果：（1）深入分析中空纤维膜生物反应器组件局部污染的形成原因和特征，为进一步解决局部污染问题提供理论基础。
（2）建立曝气构型数学模型及对曝气构型进行优化，提高生物反应器的处理效果。
（3）通过实验验证和数值模拟分析，解释曝气构型优化的效果，为生物反应器的工程应用提供指导。
5. 研究进度安排阶段 | 主要工作 | 时间---|---|---第1阶段 | 文献调研、理论分析 | 2个月第2阶段 | 数值模拟建模、仿真计算 | 3个月第3阶段 | 实验设计、数据采集和处理 | 3个月第4阶段 | 结果分析、论文撰写 | 4个月第5阶段 | 论文修改、答辩和检查 | 3个月。
曝气池内气液两相流CFD模拟及分析张从菊;王双凤;王远成;刘建广;贾瑞宝【期刊名称】《山东建筑大学学报》【年(卷),期】2011(026)002【摘要】生物流化池是微污染水源水生物预处理的核心处理构筑物,载体在池内的流化效果是工艺运行的关键,而曝气作用对曝气池中气液两相分布及其流动规律的影响又至关重要.本研究运用CFD软件对曝气池内气液两相流动问题进行了数值模拟,分析比较了相同的曝气管间距不同的曝气强度情况下气相体积分数、气液两相流场速度以及曝气池内气液两相的流动规律.结果表明在本文所模拟的工况下曝气管间距一定,曝气强度越大,曝气池内的含气率越高.考虑到能耗的因素,当曝气强度是4.5m3/(m2·h)时具有最佳的效果.【总页数】5页(P110-114)【作者】张从菊;王双凤;王远成;刘建广;贾瑞宝【作者单位】山东建筑大学山东省建筑节能技术重点实验室,山东济南250101;山东建筑大学山东省建筑节能技术重点实验室,山东济南250101;山东建筑大学山东省建筑节能技术重点实验室,山东济南250101;山东建筑大学市政与环境学院,山东济南250101;济南市供排水监测中心,山东济南250001【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.曝气池内气液两相流CFD模拟 [J], 肖浩飞;周美华2.新型超音速压气机内气固两相流场CFD 模拟分析 [J], 祝爱娟;牛军;梅丹;王龙飞;向晓东3.固定化微生物反应器内气液两相流的CFD模拟与分析 [J], 黄世钊;龙文娟;冼萍;向冰;张映;吴林杰4.离心萃取器混合区内气-液两相流的CFD模拟 [J], 段五华;王澄谦;郑强5.曝气池内气液混合液两相流力学特性的数值模拟 [J], 魏文礼;李盼盼;白朝伟;刘玉玲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《基于计算流体力学的膜生物反应器流场计算与结构优化》一、引言膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是一种结合了生物反应技术和膜分离技术的水处理系统。
其核心优势在于高效、紧凑和低能耗的特性和卓越的固液分离效果。
而流场特性对于膜生物反应器的性能有着至关重要的影响。
因此，本文旨在利用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对膜生物反应器的流场进行精确计算，并通过结构优化提高其性能。
二、计算流体力学在膜生物反应器中的应用计算流体力学是一种基于计算机模拟和数值分析的流体动力学研究方法。
在膜生物反应器中，CFD的应用主要体现在以下几个方面：1. 流场计算：通过建立三维模型，利用CFD软件对膜生物反应器内的流场进行模拟和计算，得到流速、压力等参数的分布情况。
2. 优化设计：根据流场计算结果，可以分析出反应器内存在的流动问题，如死角、涡旋等，为结构优化提供依据。
3. 预测性能：CFD可以预测膜生物反应器的处理效率、能耗等性能指标，为实际运行提供参考。
三、膜生物反应器流场计算本文采用ANSYS Fluent软件对膜生物反应器进行流场计算。
首先，建立三维模型，包括反应器主体、膜组件、进出水口等部分。
然后，设置边界条件和初始条件，如进出口流速、温度、压力等。
最后，利用CFD软件进行求解，得到流场分布情况。
通过流场计算，我们可以发现膜生物反应器内存在以下问题：1. 近壁面区域存在较大的速度梯度，可能导致固体颗粒沉积和膜污染。
2. 反应器内部存在涡旋和死角，影响流体的混合和传质效率。
四、膜生物反应器结构优化针对四、膜生物反应器结构优化针对上述流场计算中发现的问题，我们可以对膜生物反应器进行结构优化。
以下是基于计算流体力学（CFD）的膜生物反应器结构优化的一些建议和措施：1. 近壁面区域的速度梯度问题：- 增加近壁面的湍流强度，通过优化进出水口的设计，如采用扩散式进水或安装湍流器，使流体在进入反应器时产生更多的涡流，增加流体的扰动程度，减少速度梯度，防止固体颗粒沉积和膜污染。
《基于计算流体力学的膜生物反应器流场计算与结构优化》一、引言膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）作为一种新型的污水处理技术，其核心优势在于高浓度的污泥负荷和低排放的优点。
流场分布的合理性对MBR的性能有着显著影响，因此，对MBR的流场进行精确计算与结构优化显得尤为重要。
本文旨在基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）对膜生物反应器的流场进行计算，并进一步进行结构优化。
二、计算流体力学基础计算流体力学是一种通过计算机模拟流体流动、传热和质量传递等物理现象的技术。
在MBR的流场计算中，CFD可以模拟复杂的三维流场，通过求解Navier-Stokes方程和湍流模型等基本物理定律，实现对MBR内流体流动特性的定量分析。
三、膜生物反应器流场计算首先，构建MBR的三维模型。
然后根据实验条件设置模型的初始参数和边界条件，包括进水流速、出口压力等。
在求解过程中，选用适当的湍流模型，如k-ε模型或大涡模拟模型（LES）等，来模拟流体的流动过程。
通过对模型的数值计算，得到MBR内部详细的流场分布信息。
分析流体在反应器中的速度、压力和浓度分布情况，进而判断流场的均匀性和稳定性。
同时，还可以通过分析流体的剪切力分布情况，评估膜的受力和磨损情况。
四、结构优化策略根据流场计算结果，提出以下结构优化策略：1. 优化进水和出水口的设计：通过对进水和出水口的位置、尺寸和角度进行调整，优化进出水流量分配和流动方向，从而提高流场的均匀性和稳定性。
2. 增加搅拌装置：在反应器中增加搅拌装置，如机械搅拌或气升式搅拌等，以增强流体在反应器中的混合程度，提高传质效率。
3. 优化膜组件布局：调整膜组件的排列方式和间距，以改善膜表面的剪切力分布，减少膜的磨损和堵塞现象。
4. 优化反应器结构：对反应器的几何形状、高度和直径等参数进行优化，以提高流体在反应器内的流通效率和处理效果。
International Journal of Mechanics Research 力学研究, 2019, 8(2), 118-125Published Online June 2019 in Hans. /journal/ijmhttps:///10.12677/ijm.2019.82014Simulation and Simulation of InternalPressure MBR Wastewater TreatmentProcess Based on CFDXuefei Dai, Chunqing Li, Ming MaSchool of Computer Science and Software Technology, Tianjin Polytechnic University, TianjinReceived: May 16th, 2019; accepted: Jun. 4th, 2019; published: Jun. 11th, 2019AbstractMBR (membrane bioreactor) is an emerging high-efficiency water treatment technology in recent years. Its working principle is to use the membrane separation equipment to intercept the acti-vated sludge and macromolecular organic matter in the sewage. The essence of this process is solid-liquid separation. To study the wastewater treatment process of MBR, we simulated the process using CFD-related software. First, the membrane module portion of the internal pressure MBR is selected for modeling and meshing. Then, we use the Euler multiphase flow model to set the fluid in the membrane tube as water and suspended particles. The model was solved by FLUENT calculation, and it was found that after 500 iterations, the residual curve converges at about 17 times. Finally, the calculation results were imported into the post-processing software for visualization. It was observed that the pressure distribution and water flow direction of the membrane module were consistent with the actual situation. At the same time, the actual data of a sewage treatment plant was used for calculation and verification, which proved that the model is reliable and effective.KeywordsCFD, MBR, Euler Multiphase Flow Model基于CFD的内压式MBR污水处理过程的模拟与仿真戴雪飞，李春青，马明天津工业大学计算机科学与软件学院，天津戴雪飞 等收稿日期：2019年5月16日；录用日期：2019年6月4日；发布日期：2019年6月11日摘 要MBR (膜生物反应器)是近年来新兴的一种高效水处理技术，其处理原理为利用膜分离设备将污水中的活性污泥和大分子有机物截留住，这个过程的本质就是固液分离。
气动设计的CFD数值模拟及优化随着工业的发展和科技的进步，气动设计在各个行业中都扮演着重要的角色。
比如汽车、航空航天、建筑、能源等各种领域的研发工作都需要气动学的知识。
而气动设计的CFD数值模拟及优化技术，也成为了这些工程实践中重要的一部分。
下面，我们就来说一说气动设计的CFD数值模拟及优化技术。
一、CFD数值模拟的基本原理CFD(Computational Fluid Dynamics)，即计算流体力学，是利用计算机数值模拟流体在空间和时间上的运动、变化和相互作用的一种方法。
在气动设计中，CFD 数值模拟可以对气流进行分析和模拟，提供了可视化的方式来观察实际系统中的流场，最大限度地发挥设备的作用。
CFD计算流体力学的工作流程包括以下几个步骤：（1）建立几何模型：根据需要，选择合适的几何模型，以及相应的数据导入格式如IGES、STEP、STL等，进行模型导入。
（2）网格划分：确定模型的流动范围，并划分为多个相邻的小网格。
合理的网格划分可以更好地反映物体表面形态等数据，从而提高计算效率并减小误差。
（3）设定数值模型：根据需要，设置流动方程、物理模型、边界条件、计算区域、计算网格等。
（4）计算流动场：运用计算机对所设定的数值模型进行求解，并获取流动场的数值分布和特性参数。
一般计算过程需要使用数值方法，如有限元方法、速度增量法、声波分析法等。
（5）结果评价和分析：对所取得的流动场结果进行评价和分析，包括物理特性、流动速度、温度场等。
二、气动设计中的CFD数值模拟应用气动设计中的CFD数值模拟可以在实验前预测设计效果，也可以为详细的实验设计提供重要的指导信息。
在地址这一方面，气动设计中CFD数值模拟有以下应用：1.气动外形优化：气动外形优化是指在气动学和结构力学约束条件下，利用CFD数值模拟来进行气动外形的参数优化，从而实现外形的最佳效果。
在外形优化过程中，不断地调整参数，通过CFD模拟验证参数的合理性，加速气动设计的过程，提高设计效率。
生物接触氧化池悬浮填料流动特性数值模拟分析吴云;杜小磊;宋凯;刘宏宇;王捷;王二坡【摘要】采用FLUENT多相流模型对生物接触氧化池悬浮生物填料流动特性进行数值模拟,分析了改变氧化池长宽比及调整曝气强度分布对改善填料分布状态的可行性.研究表明,通过添加隔墙将曝气池分成4个区后,分区内形成较明显涡流流场,改善了悬浮填料的空间分布均匀性;通过对分区内曝气强度分布进行优化,悬浮填料在氧化池内的混合状态得到进一步改善,氧化池末端和边壁不再发生填料团聚现象.因此,合理设计反应池的长宽比及优化曝气强度分布对悬浮生物填料能否在氧化池内混合均匀起到关键作用.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)007【总页数】7页(P3242-3248)【关键词】生物接触氧化池;悬浮填料;数值模拟;曝气;多相流【作者】吴云;杜小磊;宋凯;刘宏宇;王捷;王二坡【作者单位】天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300387;天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300387;天津市团泊湖投资发展有限公司,天津 300381;天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300387;天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387;天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300387;天津康科绿特科技发展有限公司,天津 300450【正文语种】中文【中图分类】X52引言某污水处理厂提标改造过程中，在原有氧化池内投入悬浮生物填料，以达到强化处理效果实现达标排放的目的。
但实际运行中发现，由于氧化池长宽比过大（长为37.82 m，宽为5.35 m），生物填料粒径较小（25 mm），形成填料在出水口大量聚集，而氧化池进口处几乎无填料的现象。
除霜风道内部流场的CFD模拟分析及优化改进
除霜风道内部流场的CFD模拟分析及优化改进
肖鑫;王天英;潘乐燕
【期刊名称】《制冷与空调（四川）》
【年(卷),期】2010(024)003
【摘要】以某款车型的除霜风道及格栅为研究对象,经过三轮CFD 分析,通过调整风道和调节隔栅叶片角度,消除了涡流区,使得最终除霜效果达到要求,并且通过环模试验,验证了CFD的准确性.
【总页数】5页(14-18)
【关键词】除霜风道;流场;CFD;优化;环模
【作者】肖鑫;王天英;潘乐燕
【作者单位】上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海,201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海,201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海,201804
【正文语种】中文
【中图分类】TB69;TB126
【相关文献】
1.基于CFD的电动汽车锂电池包内部流场模拟及其结构优化设计[J], 黄芳芳; 宋开通; 吴亚东
2.用CFD方法模拟膜生物反应器内部流场及布气优化[J], 王捷; 吴义; 罗南; 张宏伟; 肖志伟; 环国兰
3.基于CFD技术的管道过滤器内部流场模拟及其结构优化设计[J], 巴鹏; 房元灿; 谭效武。
曝气池内气液两相流CFD数值模拟的开题报告一、研究背景及意义曝气池是水处理过程中常见的一种设备，通常用于加强水体的氧化、混合和悬浮物去除等功能。
曝气池内会注入大量的气泡，当气泡通过水中时会产生湍动和涡流，这将有助于促进溶氧和物质的交换。
因此，深入了解曝气池内气液两相流的运动规律和传质过程，可以为提高曝气池的处理效果提供理论依据。
目前，数值模拟成为研究曝气池内气液两相流动的重要手段。
通过对曝气池内气液两相流动的数值模拟，可以有效地掌握气泡运动的规律、界面的形变以及物质的传输过程等方面的信息。
此外，数值模拟还能够优化曝气池的设计，提高其处理效率，降低能耗和废水排放投资等成本，具有广阔的应用前景。
二、研究内容及方法本文以某曝气池为对象，采用CFD方法数值模拟曝气池内气液两相流动。
主要内容和方法如下：1.建立数值计算模型通过采用计算流体力学（CFD）软件对曝气池进行数值模拟，建立数学模型，分析气泡的形态和运动轨迹，考察气泡与水体之间的相互作用，最终研究气泡在曝气池内的分布规律。
2.确定物理模型通过对物理模型的建立和分析，对曝气池内气液两相流动的机理、物理特性和运动规律进行研究，并掌握两相之间的传质过程。
3.确定数值边界条件通过分析计算模型的特点和根据实验数据确定数值边界条件，包括气泡体积分布、进出口流量及速度等参数。
4.进行数值模拟采用CFD软件对速度场、压力场和质量浓度场进行模拟，并对模拟结果进行分析和验证。
5.仿真数据分析通过对模拟结果的检验和分析，了解气泡的尺度和分布情况，并掌握运动过程，进一步研究气液两相流的物质传输与反应过程。
三、拟解决的问题及预期目标本文的主要研究目标为系统地掌握曝气池内气液两相流的物理运动规律和传质过程，并发现曝气池内气液两相流的优化方法，期望能够达到如下预期目标：1.掌握气泡的形态和运动规律，进一步深入了解曝气池内气液两相流动的物理机理；2.通过数值模拟，优化曝气池的设计，提高其处理效率，降低能耗和废水排放投资等成本；3.预测曝气池内气泡的产生与消耗规律，提供参考依据；4.探索曝气池内气液两相流动的性能和优化措施，为曝气池的深入研究和改进提供理论基础和实验依据。
基于CFD的CVD布气装置模拟与优化设计王毅;杨晓辉;白龙腾【摘要】采用流体力学有限元模拟方法,对化学气相沉积(CVD)设备系统内流场进行模拟分析,得到平板布气装置中孔径尺寸、孔径分布与预制体局部流场之间的关系,由此优化设计了布气装置,提高了CVD设备布气的均匀性和稳定性.【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2014(040)003【总页数】6页(P46-51)【关键词】CFD;布气装置;CVD【作者】王毅;杨晓辉;白龙腾【作者单位】西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100;西安航天动力研究所,陕西西安710100【正文语种】中文【中图分类】V258+.3-340 引言化学气相沉积 (chemical vapor deposition，CVD)工艺能够在较低温度下完成材料制备，并能实现材料在微观尺度上按照设定的化学成分计量比进行生长，广泛应用于功能材料的制备领域。
采用CVD工艺制备的SiC陶瓷和C/SiC复合材料在高温下强度和韧性高、耐腐蚀性好、密度低，是高温结构材料之一，在航空航天领域应用前景广阔[1-6]。
CVD工艺参数有：气流场、温度场、压力、流速、预制体形状、预制体摆放位置等，其中CVD反应器内部流场的均匀性对CVD沉积产物表面质量和最终形态影响较大。
本文利用CFD技术模拟计算布气装置对CVD反应器内流场的影响，根据模拟计算结果优化设计用于CVD设备的布气装置。
1 建立布气系统气流分布数学模型1.1 建立模型CVD工艺过程化学、物理变化比较复杂，基本化学反应过程是载气 (H2)通过“鼓泡”的方式将液态先驱体一甲基三氯硅烷 (CH3SiCl3，MTS)，带入到反应器内，同时通入平衡气体Ar，在一定的工艺条件下MTS在预制体表面发生(1)式所示的化学反应，由此在预制体表面沉积生成SiC层。
实际应用的CVD反应器的反应过程和流体环境比较复杂，为了确定布气系统气流分布数学模型的边界条件，必须对真实的CVD反应器进行理想化处理，理想的CVD反应器应具备以下条件：1)反应物气体边界层均匀，各处沉积速度和沉积厚度一致；2)不存在回流，控制气体在反应器内的停留时间，减少非理想产物的形成；3)气流在预制体表面形成层流，气体在预制体孔隙网络内扩散传质[3,7-10]。
利用CFD方法优化沼气发酵罐内流场形态的研究综述黄如一;赵鑫;李江;熊霞;郭亭;薛庆文;罗涛;龙恩深;梅自力【摘要】料液搅拌是现代沼气工程不可或缺的附属工艺,能够大幅提升发酵效率.利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法模拟计算料液在厌氧消化罐内的流动过程,可以得到流场分布图,实现流场可视化,根据图形识别流场形态的特点和缺陷,优化设计搅拌形式和运行参数.近年来,利用CFD方法模拟沼气发酵料液搅拌的研究,在优化设计罐型、搅拌形式、搅拌运行参数、料液混合方式等方面都取得了极大进展,提升了沼气科学研究的层次,是沼气科学发展史上的一个重要阶段,并代表了未来的发展方向,文章综述了该阶段的研究进展.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2018(036)004【总页数】6页(P23-28)【关键词】料液搅拌;流场形态;CFD模拟;综述【作者】黄如一;赵鑫;李江;熊霞;郭亭;薛庆文;罗涛;龙恩深;梅自力【作者单位】农业部沼气科学研究所,农业部农村可再生能源开发利用重点实验室,四川成都610041;四川省农村能源办公室,四川成都610041;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;乐山市农业科学研究院,四川乐山614000;农业部沼气科学研究所,农业部农村可再生能源开发利用重点实验室,四川成都610041;农业部沼气科学研究所,农业部农村可再生能源开发利用重点实验室,四川成都610041;四川省农村能源办公室,四川成都610041;成都建筑工程集团总公司,四川成都610000;农业部沼气科学研究所,农业部农村可再生能源开发利用重点实验室,四川成都610041;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;农业部沼气科学研究所,农业部农村可再生能源开发利用重点实验室,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X703.1沼气是当今世界最具希望的可再生能源方式，兼具强大的环保和能源效益[1-3]，尤其善于处理数量巨大的有机废水[4]。
《基于计算流体力学的膜生物反应器流场计算与结构优化》一、引言膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）作为一种新型的水处理技术，以其高效率、低能耗、小体积等优点，在污水处理和回用领域得到了广泛的应用。
然而，膜生物反应器的流场分布和结构优化对其性能有着重要的影响。
因此，本文将基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）的方法，对膜生物反应器的流场进行计算与分析，并提出相应的结构优化措施。
二、计算流体力学方法概述计算流体力学是一种基于计算机模拟流体流动的技术。
它通过求解流体运动的数学方程，如Navier-Stokes方程，来预测和分析流体的运动状态。
在膜生物反应器的流场计算中，CFD方法可以有效地模拟流体在反应器内的流动情况，为结构优化提供理论依据。
三、膜生物反应器流场计算1. 模型建立：根据膜生物反应器的实际尺寸和结构，建立三维模型。
模型应包括进水口、出水口、膜组件等关键部分。
2. 网格划分：对模型进行网格划分，以提高计算的精度。
网格的划分应考虑到流体在反应器内的流动特性和边界条件。
3. 边界条件设置：根据实际情况，设置合理的边界条件，如进水口的速度、出水口的压力等。
4. 求解与结果分析：利用CFD软件进行求解，得到流体在反应器内的速度、压力等分布情况。
通过分析结果，可以了解流场的均匀性、湍流强度等特性。
四、流场分析与问题诊断通过对计算结果的分析，可以发现膜生物反应器流场中存在的问题。
例如，流速不均、死角、湍流强度过大等。
这些问题可能导致膜污染严重、处理效率降低等不良后果。
因此，需要针对这些问题，提出相应的结构优化措施。
五、结构优化措施1. 优化进水口设计：通过调整进水口的位置、角度和流量分配，使流体在反应器内分布更加均匀，减少死角和湍流。
2. 增加搅拌装置：在反应器内增加搅拌装置，提高流体的混合程度，降低膜污染的可能性。
3. 优化膜组件布局：根据流场的计算结果，调整膜组件的布局，使流体在膜表面分布更加均匀，提高处理效率。
膜曝气生物膜反应器处理航天生活废水效能研究
詹承博;张良长;薛玉荣;艾为党;董文艺
【期刊名称】《载人航天》
【年(卷),期】2024(30)1
【摘要】针对未来星球基地与长期地外飞行产生废水的处理需求,构建了膜曝气生物膜反应器(MABR),以探究该工艺对含尿液与卫生废水的模拟航天废水的处理效能。
通过为期376 d的连续试验,开展了反应器启动和驯化,对含不同体积分数尿液的生活废水、飞行阶段废水的处理效能进行研究。
结果表明,对尿液体积分数10%的生活废水,MABR稳定运行时可实现97%的总有机碳(TOC)去除率,以及83%的总氮(TN)去除率;对尿液体积分数40%的生活废水,可实现99%的TOC去除率,以及92%的总氮去除率;对飞行阶段废水,可实现98%的TOC去除率,以及65%的总氮去除率。
从反应器的活性污泥中检测到丰富的反硝化细菌以及少量厌氧氨氧化菌。
经历驯化后,MABR在286 d内对航天生活废水中碳、氮保持了较高的去除率,从而初步验证了该工艺应用于载人航天生活废水处理的可行性。
【总页数】8页(P9-16)
【作者】詹承博;张良长;薛玉荣;艾为党;董文艺
【作者单位】哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院;深圳市绿航星际太空科技研究院;中国航天员科研训练中心;湘潭大学环境与资源学院
【正文语种】中文
【中图分类】V11
【相关文献】
1.膜曝气生物膜反应器处理模拟生活污水研究
2.炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水运行特性研究
3.基于微气泡曝气的生物膜反应器废水处理技术
4.膜曝气生物膜反应器处理餐饮废水的研究
5.膜曝气生物膜反应器处理生活污水的脱氮性能研究进展
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2015年1月 CIESC Journal ·402·January 2015第66卷 第1期 化 工 学 报 V ol.66 No.1膜曝气生物膜反应器内流场的CFD 模拟及组件优化吴云1,2，张楠2，张宏伟1,2，贾辉1,2（1天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津 300387；2天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300387）摘要：基于数值模拟的方法研究了不同填充方式、填充密度、循环流量下膜曝气生物膜反应器（MABR ）内流场特性。
研究结果表明，随机填充时，反应器内存在偏流沟流现象，且进口处动能损失大；规则填充时，截面流速稳定区域较长，更适于MABR 生物膜的生长。
填充密度对MABR 壳程速度场的影响显著，并且存在一最佳值；当填充密度为30%时，反应器整体速度场比较均匀稳定。
实验采用三维电磁测速仪对实体模型进行流场测量，得到反应器内流场速度与模拟值接近，误差小于10%；当循环流量为7.62 L ·min −1时，反应器截面平均流速可以维持在0.026 m ·s −1，并且进口最大流速低于0.20 m ·s −1，不会导致生物膜的脱落，该稳定的流场分布符合MABR 内部的速度场分布需求。
关键词：MABR ；生物膜；数值模拟；流场特性；优化 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20140975中图分类号：X 52 文献标志码：A文章编号：0438—1157（2015）01—0402—08CFD simulation of internal hydrodynamic characteristics and optimization ofmembrane module in membrane aerated biofilm reactorWU Yun 1,2, ZHANG Nan 2, ZHANG Hongwei 1,2, JIA Hui 1,2（1State Key Laboratory of Hollow Fiber Membrane Materials and Processes, Tianjin Polytechnic University , Tianjin 300387, China ;2School of Environmental and Chemical Engineering , Tianjin Polytechnic University , Tianjin 300387, China )Abstract: Based on numerical simulation, the internal hydrodynamic characteristics of membrane aerated biofilm reactor (MABR), was investigated at different filling modes, packing densities, and circulation flow rates. With random packing, bias flow and channeling were present, causing great loss of kinetic energy at the entrance of the reactor. However, with even packing, the stability region of cross-section velocity was longer, which was more suitable for the growth of biofilm in MABR. The effect of packing density on the shell flow field of MABR was fairly remarkable, and there was an optimal value. With packing density of 30%, flow field was stable. Three-dimensional electromagnetic tachymeter was used to measure the flow field of the physical model, and the measured velocity was close to the simulated value, with error less than 10%. With circulation flow rate of 7.62L ·min −1, cross-section velocity of the reactor could be kept at 0.026 m ·s −1, meanwhile maximum inlet velocity of the reactor was less than 0.20 m ·s −1, which would not cause fall-off of biofilm. Stable flow field distribution accorded with the requirements of internal flow field of MABR.Key words: MABR; biofilm; numerical simulation; flow field characteristics; optimization2014-06-27收到初稿，2014-09-10收到修改稿。
联系人及第一作者：吴云（1980—），男，博士，副教授。
基金项目：国家自然科学基金项目（51108316，51378349）。
Received date : 2014-06-27Corresponding author : WU Yun, wucloud@Foundation item : supported by the National Natural Science Foundation of China(51108316,51378349).第1期吴云等：膜曝气生物膜反应器内流场的CFD模拟及组件优化·403·引言膜曝气生物膜反应器（MABR）是一种生物膜法污水处理新工艺[1-2]，透气膜材料本身同时起到供氧和生物膜载体的作用。
由于曝气膜上生长的生物膜具有传质异向性，使单一反应器内好氧和厌氧环境共存，可以高效地同时进行硝化反硝化和COD 的去除，达到同步除碳脱氮的目的，该工艺具有氧利用率高、挥发性污染物气提损失小、运行管理方便等特点[3-4]。
在MABR运行过程中，微生物含量高，曝气速率快，为其获得较高的容积负荷率提供了有力保证，但MABR内生物膜密度较高、水流阻力较大、膜纤维易黏结、生物膜过厚等往往成为限制MABR处理能力进一步提高的瓶颈因素[5-6]。
因此，如何高效利用中空纤维曝气膜组件的膜面积，提高反应器生物膜的传质效率，有效控制生物膜厚度等都要求对膜组件内流场分布情况进行深入研究。
鉴于MABR与膜接触反应器构型有一定的相似度，其传质设计可参考膜接触反应器中使用的膜纤维随机分布模型和Lévèque方程[7]进行传质计算。
对于MABR系统，反应器内流态主要影响底物在MABR“生物膜-溶液”界面形成的扩散边界层的传质，及生物膜的厚度和附着强度，较高的水流速度会导致生物膜松散和脱落，出水水质恶化，过快的流速容易冲脱膜纤维表面上附着生长的生物膜，对MABR系统带来破坏性的影响[8-9]。
Li等[10]在MABR处理模拟采油废水的实验中发现，随着循环流速的增加石油降解的速度加快，水体的扰动加剧，生物膜表面的层流层变薄，强化了生物膜的传质过程。
Qiang等[11]的研究表明，水流流速的提高强化了促进传递膜曝气生物膜反应器(FT-MABR)的抗冲击负荷能力以及对氧气的利用率；且在高水流流速下，反应器具有优先去除氨氮的能力，脱氮过程倾向于以亚硝酸盐为中间产物的短程反硝化过程。
填充密度也是影响壳程传质主要因素之一[7]。
Ding等[12]对膜蒸馏中空纤维膜组件（填充率50%）进行模拟计算，指出随着局部封装分率的提高，沟流效应减弱，壳程流体分布趋于均匀，有利于传质。
张晓光等[13]利用MATLAB软件对中空纤维透析器模拟得出，随着填充密度(10%～50%) 的增大，透析器的管外传质系数先变大，后变小。
上述研究表明，合理优化反应器内水力学条件对改善MABR传质过程具有重要作用。
利用计算流体力学（CFD）的方法对反应器内流场进行模拟具有较高的准确性[14]，可以直观反映反应器内流体流态特征，还能定量描述膜表面流速、剪切力等参数。
因此，本文使用CFD技术对MABR内流场流态进行数值模拟研究，分析反应器流场特性对MABR生物膜的影响，为优化MABR膜组件设计，强化传质过程提供有效参数。
1 研究对象与方法1.1研究对象实验装置如图1所示，采用蠕动泵进水，溢流出水。
主体反应器用有机玻璃制作（内径45 mm，高300 mm），有效容积为2.0 L。
反应器设有循环水进口和出口，循环水经隔膜泵循环到反应器进水口，由循环水泵控制反应器内水流的循环流量。
同时反应器上部进气，采取贯通式，底端排气，通过出口调节阀控制水中溶解氧的浓度。
实验采用三维电磁流体测速仪（ACM3-RS，日本）测试距离反应器底部不同高度处截面水流流速情况。
本实验采用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜作为生物膜载体，每根纤维有效长度300 mm，内径0.8 mm，外径1.1 mm，平均孔径0.16 μm。
实验使用CCD相机(MLM3XMP, OPT, 中国)测定稳定运行的MABR膜纤维的生物膜厚度在1.65 mm左右，如图2所示。
1.2计算模型的建立对等体积实验反应器进行模拟，图3为模拟组图1 膜曝气生物膜反应器工艺流程Fig.1 Experimental diagram of membrane aeratedbiofilm reactor化 工 学 报 第66卷·404·图2 膜纤维横纵截面CCD 相片Fig.2 CCD photo of membrane fiber in cross-section andvertical-section图3 物理模型简化图及反应器壳程膜组件实物图 Fig.3 Simplified diagram of physics model and membranemodule photo in reactor件简化模型。
