Mauruuru koe mo te toro ki Nature.com.Kei te whakamahi koe i tetahi putanga tirotiro me te tautoko CSS iti.Mo te wheako pai rawa atu, e taunaki ana matou me whakamahi koe i tetahi kaitirotiro kua whakahoutia (me monohia ranei te Aratau Hototahi ki Internet Explorer).I tua atu, hei whakarite i te tautoko tonu, ka whakaatuhia e matou te waahi kaore he momo me te JavaScript.
Ka whakaatu i te carousel o nga kiriata e toru i te wa kotahi.Whakamahia nga paatene o mua me te Panuku ki te neke i roto i nga kiriata e toru i te wa kotahi, ka whakamahi ranei i nga patene rereti i te mutunga ki te neke i roto i nga kiriata e toru i te wa kotahi.
I roto i tenei rangahau, ka arotakehia te hauhautanga o te flocculation ma te whakamatautau me te rangahau tatau mo te waahi tere o te rere karekau i roto i te taiwhanga taiwhanga hoe flocculator.Ko te rere porekereke e whakatairanga ana i te whakahiato matūriki, te wehenga floc ranei he uaua, ka whakaarohia, ka whakatauritehia i roto i tenei pepa ma te whakamahi i nga tauira whakaohooho e rua, ara ko SST k-ω me IDDES.Ko nga hua e whakaatu ana ko te IDDES he iti rawa te whakapai ake i runga i te SST k-ω, he ranea ki te whakarite tika i te rere i roto i te hoe flocculator.Ka whakamahia te kaute pai ki te tirotiro i te whakakotahitanga o nga hua PIV me te CFD, me te whakataurite i nga hua o te tauira whakapouri CFD i whakamahia.Ka aro ano te rangahau ki te ine i te tauwehe paheke k, he 0.18 i nga tere iti o te 3 me te 4 rpm ka whakaritea ki te uara o mua o te 0.25.Ko te whakaheke i te k mai i te 0.25 ki te 0.18 ka piki ake te mana ka tukuna ki te wai ma te 27-30%, ka piki ake te rōnaki tere (G) ma te 14%.Ko te tikanga ka nui ake te kaha o te whakakotahitanga i te mea e tumanakohia ana, na reira ka iti ake te kaha o te whakapau kaha, na reira ka iti ake te kohi hiko i roto i te waahanga kapo o te tipu maimoatanga wai inu.
I roto i te purenga wai, ko te taapiri o nga coagulants ka whakaheke i nga matūriki colloidal iti me nga poke, ka whakakotahi ki te hanga i te pupuhi i te wa o te pupuhi.Ko nga tiwerewere he whakahiato hautanga o te papatipu, ka tangohia ma te whakatau.Ko nga ahuatanga matūriki me nga tikanga whakaranu wai e whakatau ana i te pai o te kapo me te tukanga maimoatanga.Me puhoi te whakakorikoritanga mo te wa poto me te kaha nui ki te whakakorikori i te nui o te wai1.
I te wa o te pupuhi, ko te hauwai o te punaha katoa me te matū o te pahekoheko-matūriki ka whakatau i te tere e tutuki ai te tohatoha rahi matūriki2.Ka tukituki nga matūriki, ka piri tetahi ki tetahi3.E ai ki a Oyegbile, Ay4 ko nga tukinga ka whakawhirinaki ki nga tikanga kawe kahui o te whakamaoritanga Paraone, te kutikuti wai me te whakatau rereke.Ka tukituki nga tawerewere, ka tipu, ka eke ki te rahi o te rahi, ka pakaru, na te mea kare e taea e nga tawerewere te tu atu i te kaha o te topana hydrodynamic5.Ko etahi o enei tawerewere pakaru ka whakakotahi ano kia iti ake, kia rite ranei te rahi6.Heoi ano, ka taea e nga tawerewere kaha te atete i tenei kaha me te pupuri i te rahi me te tipu ake7.I korero a Yukselen me Gregory8 mo nga rangahau e pa ana ki te whakangaromanga o nga tawerewere me to raatau kaha ki te whakahou, e whakaatu ana he iti te kore e taea te huri.I whakamahia e Bridgeman, Jefferson9 te CFD ki te whakatau tata i te awe o te rerenga toharite me te ngangau i runga i te hanga kahui me te wehewehenga na roto i nga rōnaki tere o te rohe.I roto i nga taika e mau ana ki nga rau rotor, he mea tika ki te whakarereke i te tere e tukituki ai nga whakahiato me etahi atu matūriki i te wa e tino ngoikore ana i roto i te waahanga o te coagulation.Ma te whakamahi i te CFD me te iti o te tere hurihanga huri noa i te 15 rpm, i taea e Vadasarukkai me Gagnon11 te whakatutuki i nga uara G mo te pupuhi me nga mata porohita, na reira ka whakaiti i te kohi hiko mo te whakaohooho.Heoi, ko te mahi i nga uara G teitei ake pea ka paheke.I whakatewhatewhahia e ratou te paanga o te tere ranu ki te whakatau i te tere o te tere tere o te hoe waka rererangi.Ka huri i te tere neke atu i te 5 rpm.
Ko Korpijärvi, Ahlstedt12 i whakamahi i nga tauira rereke e wha ki te ako i te waahi rere i runga i te papa whakamatautau tank.I inehia e ratou te mara rere ki te taiaho Doppler anemometer me te PIV me te whakataurite i nga hua tatau ki nga hua ine.Kua whakatakotohia e de Oliveira me Donadel13 tetahi tikanga rereke mo te whakatau tata i nga rōnaki tere mai i nga ahuatanga hydrodynamic ma te whakamahi i te CFD.I whakamatauria te tikanga e whakaarohia ana i runga i nga waeine flocculation e ono i runga i te ahuahanga helical.i aromatawaihia te paanga o te wa pupuri ki runga i nga kaahua me te whakatakoto i tetahi tauira kahui ka taea te whakamahi hei taputapu hei tautoko i te hoahoatanga o te waa pupuri me te iti o te waa pupuri14.I whakatakotohia e Zhan, You15 he tauira whakakotahi CFD me te taurite taupori hei whakatairite i nga ahuatanga rere me te whanonga kahui i roto i te tauine katoa.I tirotirohia e Llano-Serna, Coral-Portillo16 nga ahuatanga rere o te momo-Cox hydroflocculator i roto i te tipu maimoatanga wai i Viterbo, Colombia.Ahakoa kei a CFD ona painga, he here ano hoki penei i nga hapa tau i roto i nga tatauranga.No reira, me ata tirotirohia nga hua tau kua puta, me ata wetewetehia kia puta he whakatau tino nui17.He iti noa nga rangahau i roto i nga tuhinga e pa ana ki te hoahoanga o nga kaikoi parapara whakapae, engari he iti noa nga taunakitanga mo te hoahoanga o nga kaikoutere hydrodynamic18.I whakamahia e Chen, Liao19 he tatūnga whakamatautau i runga i te marara o te marama polarized ki te ine i te ahua o te polarization o te marama marara mai i nga matūriki takitahi.I whakamahia e Feng, Zhang20 te Ansys-Fluent ki te whakatairite i te tohatoha o nga au eddy me te awhiowhio i roto i te papa rere o te kaitao pereti coagulated me tetahi flocculator kowakawaka.Whai muri i te whakatairite i te rere o te wai karekau i roto i te flocculator ma te whakamahi i te Ansys-Fluent, i whakamahia e Gavi21 nga hua hei hoahoa i te flocculator.I kii a Vaneli me Teixeira22 ko te hononga i waenga i te whakakorikori wai o nga ngongo ngongo ngongo torino me te mahi kapoipoi kei te kore e tino marama ki te tautoko i te hoahoa whaitake.I rangahau a de Oliveira me Costa Teixeira23 i te kaha me te whakaatu i nga ahuatanga hydrodynamic o te putunga ngongo torino na roto i nga whakamatautau ahupūngao me nga whaihanga CFD.He maha nga kairangahau kua rangahau i nga reactors ngongo porowhita, i nga flocculator ngongo porowhita ranei.Heoi, kei te ngaro tonu nga korero mo te hydrodynamic mo te whakautu a enei reactors ki nga momo hoahoa me nga tikanga whakahaere (Sartori, Oliveira24; Oliveira, Teixeira25).Ko Oliveira raua ko Teixeira26 e whakaatu ana i nga hua taketake mai i te ariā, te whakamatautau me te CFD whaihanga o te flocculator torino.I whakaaro a Oliveira raua ko Teixeira27 ki te whakamahi i te porowhita torino hei reactor coagulation-flocculation i te hono atu ki te puunaha whakangao tikanga.E kii ana ratou he tino rerekee nga hua i puta mo te pai o te tango turbidity mai i nga tauira e whakamahia nuitia ana mo te arotake i te kapoipoi, e kii ana kia tupato ki te whakamahi i aua tauira.I whakatauira a Moruzzi raua ko de Oliveira [28] i te whanonga o te punaha o nga ruuma kurupae tonu i raro i nga momo tikanga whakahaere, tae atu ki nga rereketanga o te maha o nga ruuma e whakamahia ana me te whakamahi i nga rerenga tere o te pūtau kua whakatauhia.Romphophak, Le Men29 Nga inenga PIV o nga tere inamata i roto i nga kaihoroi rererangi ahua-rua-ahu.I kitea e ratou te kaha o te tohanga jet-induced i te rohe flocculation me te whakatau tata i nga reiti kutikuti o te rohe me te wa tonu.
E ai ki a Shah, Joshi30 ka tukuna e CFD tetahi momo rereke mo te whakapai ake i nga hoahoa me te whiwhi tohu rere mariko.Ka awhina tenei ki te karo i nga tatūnga whakamatautau nui.Kei te kaha haere te whakamahi CFD ki te tātari i te wai me nga tipu maimoatanga wai para (Melo, Freire31; Alalm, Nasr32; Bridgeman, Jefferson9; Samaras, Zouboulis33; Wang, Wu34; Zhang, Tejada-Martínez35).He maha nga kaitirotiro i mahi i nga whakamatautau mo nga taputapu whakamatautau (Bridgeman, Jefferson36; Bridgeman, Jefferson5; Jarvis, Jefferson6; Wang, Wu34) me nga kopae kopae puwao31.Ko etahi i whakamahi i te CFD ki te arotake i nga hydroflocculators (Bridgeman, Jefferson5; Vadasarukkai, Gagnon37).I kii a Ghawi21 me tiaki auau nga kaikoi miihini na te mea he maha nga wa ka pakaru, ka nui te hiko.
Ko te mahi o te hoe flocculator e tino ti'aturi ana ki te hydrodynamics o te puna.Ko te kore o te maaramatanga ine mo nga waahi tere o te rere i roto i aua momo kaahui e tino kitea ana i roto i nga tuhinga (Howe, Hand38; Hendricks39).Ko te papatipu wai katoa kei raro i te nekehanga o te impeller flocculator, na reira ka paheke.Ko te tikanga, he iti ake te tere o te wai i te tere o te mata e te slip factor k, e kiia ana ko te tauwehenga o te tere o te tinana o te wai ki te tere o te wira hoe.E ai ki a Bhole40, e toru nga mea e kore e mohiotia hei whakaaro i te wa e hoahoa ana i te kaitukino, ara ko te tere rōnaki, te whakarea toia, me te tere o te wai e pa ana ki te mata.
E ai ki a Camp41, i te wa e whakaaro ana ki nga miihini tere tere, ko te tere he 24% o te tere rotor me te 32% mo nga miihini tere iti.I te kore o te septa, i whakamahia e Droste me Ger42 te uara ak o te 0.25, i te wa o te septa, ko te k mai i te 0 ki te 0.15.Howe, ko Hand38 te whakaaro ko te k kei te awhe o te 0.2 ki te 0.3.I hono atu a Hendrix39 i te tauwehe paheke ki te tere hurihuri ma te whakamahi i te tauira whaimana me te whakatau ko te tauwehe paheke kei roto ano i te awhe i whakaritea e Camp41.I kii a Bratby43 ko te k he tata ki te 0.2 mo te tere o te impeller mai i te 1.8 ki te 5.4 rpm ka piki ki te 0.35 mo te tere o te impeller mai i te 0.9 ki te 3 rpm.Ko etahi atu kairangahau e whakaatu ana i te whanuitanga o nga uara toia (Cd) mai i te 1.0 ki te 1.8 me te paheketanga o nga uara k mai i te 0.25 ki te 0.40 (Feir me Geyer44; Hyde me Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren47; me Bratby me Marais48 ).Kaore nga tuhinga e whakaatu ana i te ahunga whakamua nui ki te tautuhi me te ine i te k mai i te mahi a Camp41.
Ko te tikanga o te kaporeihana he mea hangai i runga i te karekau hei whakaahuru i nga tukinga, i reira ka whakamahia te rōnaki tere (G) ki te ine i te karekau/kawe.Ko te whakaranu ko te mahi tere me te riterite te marara matū ki te wai.Ko te tohu o te ranu ka inehia e te rōnaki tere:
ko G = te rōnaki tere (hakona-1), P = te whakauru hiko (W), V = te rōrahi wai (m3), μ = te pokey hihiri (Pa s).
Ko te teitei o te uara G, ka nui ake te whakauru.He mea nui te whakaranu kia rite te whakakotahitanga.E tohu ana nga tuhinga ko nga tawhā hoahoa tino nui ko te ranu i te wa (t) me te rōnaki tere (G).Ko te tikanga o te kaporeihana he mea hangai i runga i te karekau hei whakaahuru i nga tukinga, i reira ka whakamahia te rōnaki tere (G) ki te ine i te karekau/kawe.Ko nga uara hoahoa angamaheni mo G ko te 20 ki te 70 s–1, ko te 15 ki te 30 meneti te t, ko te Gt (ahu kore) ko te 104 ki te 105. He pai te mahi o nga taika whakauru tere me nga uara G o te 700 ki te 1000, me te noho tonu. e 2 meneti pea.
ko te P ko te mana e tukuna ana ki te wai e ia mata kaitukino, ko N te tere hurihuri, b te roa o te mata, ko te ρ te kiato wai, ko te r te radius, ko te k te whakarea paheke.Ka whakamahia tenei wharite ki ia mata takitahi, ka whakaemihia nga hua ki te hoatu i te katoa o te whakauru hiko o te flocculator.Ma te tino rangahau o tenei wharite e whakaatu ana te hiranga o te tauwehe paheke k i roto i te mahinga hoahoa o te hoe flocculator.Karekau nga tuhinga e whakaatu ana i te uara tika o te k, engari ka taunakitia he awhe pera i te korero o mua.Heoi, he pūtoru te hononga i waenga i te mana P me te whakarea paheke k.No reira, mena he rite tonu nga tawhā katoa, hei tauira, ko te whakarereke i te k mai i te 0.25 ki te 0.3 ka heke te kaha ka tukuna ki te wai mo ia mata ki te 20%, ka heke te k mai i te 0.25 ki te 0.18 ka piki ake.e tata ana ki te 27-30% mo ia vane Ko te mana i whakawhiwhia ki te wai.Ka mutu, me tirotirohia te paanga o te k ki runga i te hoahoa hoe flocculator ukauka ma te inenga hangarau.
Ko te inenga tika o te paheketanga me whai tirohanga rere me te whaihanga.Na reira, he mea nui ki te whakaahua i te tere paanui o te mata i roto i te wai i tetahi tere hurihuri i nga tawhiti radial rereke mai i te rakau me nga hohonutanga rereke mai i te mata o te wai hei arotake i te paanga o nga tuunga mata rereke.
I roto i tenei rangahau, ka arotakehia te hauhautanga o te flocculation ma te whakamatautau me te rangahau tatau mo te waahi tere o te rere karekau i roto i te taiwhanga taiwhanga hoe flocculator.Ko nga inenga PIV ka tuhia ki runga i te flocculator, ka hanga i nga waahanga tere-wawaenga e whakaatu ana i te tere o nga matūriki wai huri noa i nga rau.I tua atu, i whakamahia te ANSYS-Fluent CFD ki te whakataurite i te rere awhiowhio i roto i te flocculator me te hanga i nga waahanga tere o te waa.I whakamanahia te tauira CFD i puta mai ma te arotake i nga reta i waenga i nga hua PIV me CFD.Ko te arotahi o tenei mahi ko te ine i te taunga paheke k, he tawhā hoahoa inenga kore o te hoe flocculator.Ko nga mahi e whakaatuhia ana i konei he turanga hou mo te ine i te whakarea paheke k i nga tere iti o te 3 rpm me te 4 rpm.Ko nga paanga o nga hua ka whai waahi ki te maarama pai ake mo te hydrodynamics o te tank flocculation.
Ko te flocculator taiwhanga he pouaka tapawha o runga tuwhera me te teitei o te 147 cm, te teitei o te 39 cm, te whanui whanui o te 118 cm, me te roa o te 138 cm (Fig. 1).Ko nga paearu hoahoa matua i hangaia e Camp49 i whakamahia hei hoahoa i te taiwhanga taiwhanga paddle flocculator me te whakamahi i nga maataapono o te tātari ahu.I hangaia te whare whakamatautau i te Taiwhanga Hangarau Taiao o te Whare Wananga o Amerika Lebanese (Byblos, Repanona).
Ko te tuaka whakapae kei te teitei o te 60 cm mai i raro, ka uru ki nga wira hoe e rua.Ia hoe huira e 4 hoe me 3 hoe i runga i ia hoe mo te katoa o nga hoe 12.Me whakakorikori marie i te tere iti o te 2 ki te 6 rpm.Ko nga tere whakaranu noa i roto i nga flocculators he 3 rpm me te 4 rpm.Ko te rere o te rere o te tauine taiwhanga i hangaia hei tohu i te rere i roto i te wahanga tank flocculation o te whare maimoatanga wai inu.Ka tātaihia te mana mā te whārite tuku iho 42 .Mo nga tere hurihuri e rua, he nui ake te rōnaki tere \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) i te 10 \({\text{sec}}^{-{1}}\) , ko te nama Reynolds e tohu ana i te rere porearea (Ripanga 1).
Ka whakamahia te PIV ki te whakatutuki i nga inenga tika me te ine ine o te tere o te wai i te wa kotahi i te maha rawa o nga tohu50.I roto i te tatūnga whakamātautau he flocculator hoe-tauine taiwhanga, he pūnaha LaVision PIV (2017), me te keu pūoko laser waho Arduino.Hei waihanga i nga korero tere-wawaenga, i tuhia nga whakaahua PIV i te waahi kotahi.Ko te punaha PIV kua whakatauritehia kia noho te rohe ki waenganui o te roa o ia matatahi e toru o tetahi ringaringa hoe.Ko te keu o waho ko te taiaho kei tetahi taha o te whanui flocculator me te kaikawe pukoro kei tera taha.Ia wa ka aukati te ringa o te flocculator i te ara taiaho, ka tukuna he tohu ki te punaha PIV hei hopu whakaahua me te laser PIV me te kaamera i tukutahia ki te waeine wa e taea te whakarite.I te piki.Ko te 2 e whakaatu ana i te whakaurunga o te punaha PIV me te tukanga tango whakaahua.
I timatahia te rekoata o te PIV i muri i te whakahaerenga o te flocculator mo te 5-10 meneti hei whakarite i te rere me te whai whakaaro ki te mara taupū whakaata.Ka whakatutukihia te whakatikatika ma te whakamahi i te pereti whakatikatika kua rukuhia ki te flocculator ka tuu ki waenganui o te roa o te mata o te mata.Whakaritea te waahi o te laser PIV ki te hanga i tetahi pepa rama papatahi ki runga ake i te pereti whakatikatika.Tuhia nga uara ine mo ia tere hurihuri o ia mata, a ko nga tere hurihuri i tohua mo te whakamatautau ko te 3 rpm me te 4 rpm.
Mo nga rekoata PIV katoa, i whakaritea te wa i waenga i nga putere laser e rua i roto i te awhe mai i te 6900 ki te 7700 µs, i taea ai te neke matūriki iti o te 5 pika.I mahia nga whakamatautau pairati mo te maha o nga whakaahua e tika ana kia whiwhi i nga inenga wa-wawaenga tika.I whakatauritehia nga tatauranga vector mo nga tauira kei roto 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, me te 280 whakaahua.I kitea he tauira rahi o nga whakaahua 240 hei whakaatu i nga hua wa-wawaenga pumau i te mea e rua nga papa o ia ahua.
I te mea ko te rere i roto i te flocculator he pokarekarenga, ka hiahiatia he matapihi uiui iti me te maha o nga matūriki hei whakatau i nga hanganga ririki iti.He maha nga whitiwhitinga whakaheke rahi ka tukuna me te whakawhiti-whakawhitinga algorithm hei whakarite i te tika.Ko te rahinga matapihi pooti tuatahi o te 48×48 pika me te 50% inaki me te kotahi tukanga urutau i whai i te rahi o te matapihi pooti whakamutunga o te 32x32 pika me te 100% inaki me nga tukanga urutau e rua.I tua atu i tera, ka whakamahia nga porowhita karaihe hei matūriki kakano i roto i te rere, i whakaaetia kia 10 nga matūriki mo ia matapihi pooti.Ko te rekoata PIV e whakaohohia ana e tetahi puna keu i roto i te Waehanga Wae Whakahotaka (PTU), kei a ia te kawenga mo te whakahaere me te tukutahi i te puna laser me te kamera.
I whakamahia te putea CFD arumoni ANSYS Fluent v 19.1 ki te whakawhanake i te tauira 3D me te whakaoti i nga wharite rerenga taketake.
Ma te whakamahi i te ANSYS-Fluent, i hangaia he tauira Ahu-3 o te kaitao hoe-tauine taiwhanga.He mea hanga te tauira ki te ahua o te pouaka tapawha, e rua nga wira hoe e mau ana i runga i te tuaka whakapae, penei i te tauira taiwhanga.Ko te tauira kaore he papa kore utu he 108 cm te teitei, 118 cm te whanui me te 138 cm te roa.Kua taapirihia he papa porotakaro huri noa i te whakaranu.Ko te whakatipuranga rererangi porotakaroa me whakatinana i te hurihanga o te whakaranu katoa i te wa o te whakaurunga me te whakataurite i te papa rere hurihuri i roto i te flocculator, penei i te Whakaahua 3a.
3D ANSYS-rererangi me te tauira hoahoa ahuahanga, ANSYS-rereke te mata o te flocculator tinana i runga i te rererangi o te hiahia, ANSYS-rererangi hoahoa i runga i te rererangi o te hiahia.
E rua nga rohe o te ahuahanga tauira, he wai o ia rohe.Ka tutuki tenei ma te whakamahi i te mahi tangohanga arorau.Tuatahi tangohia te rango (tae atu ki te whakaranu) mai i te pouaka hei tohu mo te wai.Na ka tango i te whakaranu mai i te rango, ka puta nga mea e rua: te whakaranu me te wai.I te mutunga, ka tukuna he atanga pahekeheke i waenga i nga waahi e rua: he atanga porotakaro me tetahi atanga whakarakei ira (Fig. 3a).
Kua oti te mahanga o nga tauira kua oti te hanga ki te whakatutuki i nga whakaritenga o nga tauira ohorere ka whakamahia ki te whakahaere i nga tauira tau.I whakamahia he mata kaore i hangaia me nga paparanga whanui tata ki te mata totoka.Waihangahia he papa roha mo nga pakitara katoa me te tere tipu o te 1.2 kia mau ai nga tauira rerenga uaua, me te matotoru paparanga tuatahi o te \(7\mathrm{ x }{10}^{-4}\) m hei whakarite kia \ ( {\text {y))^{+}\le 1.0\).Ka whakatikahia te rahi o te tinana ma te whakamahi i te tikanga whakauru tetrahedron.Ko te rahi o te taha o mua o nga atanga e rua me te rahi huānga o te 2.5 × \({10}^{-3}\) m ka hangaia, me te rahi o te whakaranu o mua o te 9 × \({10}^{-3}\ ) m te tono.Ko te mata i hangaia tuatahi he 2144409 huānga (Fig. 3b).
I whiriwhiria he tauira porowhita k–ε-rua hei tauira turanga tuatahi.Hei whakataurite tika i te rere awhiowhio i roto i te flocculator, i whiriwhiria he tauira utu nui ake.I tirotirohia te rere o te kaporeihana i roto i te flocculator ma te whakamahi i nga tauira CFD e rua: SST k–ω51 me IDDES52.Ko nga hua o nga tauira e rua i whakaritea ki nga hua PIV whakamatautau hei whakamana i nga tauira.Tuatahi, ko te SST k-ω tauira turbulence he tauira rua-wharite porangi potakataka mo nga tono hihiko wai.He tauira ranu tenei e whakakotahi ana i nga tauira Wilcox k-ω me k-ε.Ko te mahi whakaranu ka whakahohe i te tauira Wilcox e tata ana ki te pakitara me te tauira k-ε i te rere haere mai.Ma tenei ka whakarite kia whakamahia te tauira tika puta noa i te waahi rere.He tika te matapae i te wehenga rere na runga i nga rōnaki pehanga kino.Tuarua, ko te tikanga Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES), i whakamahia nuitia i roto i te tauira Takitahi Eddy Simulation (DES) me te tauira SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes), i tohua.Ko te IDDES he tauira RANS-LES ranu (nui eddy simulation) e whakarato ana i te tauira whakatauira whakatauira ngawari me te hoa-kaiwhakamahi (SRS).I ahu mai i te tauira LES ki te whakatau i nga pupuhi nui ka hoki ki te SST k-ω ki te whakatauira i nga waahanga iti.I whakatauritehia nga tatauranga tatauranga o nga hua mai i te SST k–ω me te IDDES ki nga hua PIV hei whakamana i te tauira.
I whiriwhiria he tauira porowhita k–ε-rua hei tauira turanga tuatahi.Hei whakataurite tika i te rere awhiowhio i roto i te flocculator, i whiriwhiria he tauira utu nui ake.I tirotirohia te rere o te kaporeihana i roto i te flocculator ma te whakamahi i nga tauira CFD e rua: SST k–ω51 me IDDES52.Ko nga hua o nga tauira e rua i whakaritea ki nga hua PIV whakamatautau hei whakamana i nga tauira.Tuatahi, ko te SST k-ω tauira turbulence he tauira rua-wharite porangi potakataka mo nga tono hihiko wai.He tauira ranu tenei e whakakotahi ana i nga tauira Wilcox k-ω me k-ε.Ko te mahi whakaranu ka whakahohe i te tauira Wilcox e tata ana ki te pakitara me te tauira k-ε i te rere haere mai.Ma tenei ka whakarite kia whakamahia te tauira tika puta noa i te waahi rere.He tika te matapae i te wehenga rere na runga i nga rōnaki pehanga kino.Tuarua, ko te tikanga Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES), i whakamahia nuitia i roto i te tauira Takitahi Eddy Simulation (DES) me te tauira SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes), i tohua.Ko te IDDES he tauira RANS-LES ranu (nui eddy simulation) e whakarato ana i te tauira whakatauira whakatauira ngawari me te hoa-kaiwhakamahi (SRS).I ahu mai i te tauira LES ki te whakatau i nga pupuhi nui ka hoki ki te SST k-ω ki te whakatauira i nga waahanga iti.I whakatauritehia nga tatauranga tatauranga o nga hua mai i te SST k–ω me te IDDES ki nga hua PIV hei whakamana i te tauira.
Whakamahia te pehanga-a-te-a-waahi whakaoti rawe ka whakamahi i te kaha ki te ahunga Y.Ka tutukihia te hurihanga ma te tohu i te nekehanga mata ki te whakaranu, kei reira te takenga mai o te tuaka hurihanga kei te pokapū o te tuaka whakapae me te ahunga o te tuaka hurihanga kei te ahunga Z.Ka hangaia he atanga mata mo nga tauira atanga ahuahanga e rua, ka puta nga tapa pouaka e rua.Pērā i te tikanga whakamātau, ko te tere hurihanga e hāngai ana ki te 3 me te 4 hurihanga.
Ko nga tikanga rohe mo nga pakitara o te whakaranu me te flocculator i whakatauhia e te pakitara, a ko te whakatuwheratanga o runga o te flocculator i whakaturia e te putanga me te pehanga kore utu (Fig. 3c).He kaupapa whakawhitiwhiti pehanga-tere ngawari, te wehewehenga o te mokowā rōnaki o ngā mahi raupapa tuarua me nga tawhā katoa i runga i nga huānga tapawha iti rawa.Ko te paearu whakakotahitanga mo nga taurangi rere katoa ko te toenga kua tauine 1 x \({10}^{-3}\).Ko te nui rawa o nga whitiwhitinga mo ia taahiraa he 20, a ko te rahi o te hikoi wa e rite ana ki te hurihanga o te 0.5°.Ka huri te otinga i te whitiwhiti 8 mo te tauira SST k–ω me te whiti 12 ma te whakamahi IDDES.I tua atu, i tatauhia te maha o nga hikoinga kia 12 neke atu nga huringa o te whakaranu.Hoatuhia te tauira raraunga mo nga tatauranga taima i muri i nga hurihanga e 3, e taea ai te whakarite i te rere, he rite ki te tikanga whakamatautau.Ko te whakatairite i te putanga o nga porowhita tere mo ia hurihanga ka rite tonu nga hua mo nga hurihanga e wha kua pahure ake nei, e tohu ana kua tae ki te taunga.Ko nga huringa taapiri kaore i whakapai ake i nga waahanga tere tere.
Ko te takahanga wa kua tautuhia e pa ana ki te tere hurihuri, 3 rpm, 4 rpm ranei.Ka parahia te taahiraa wa ki te wa e hiahiatia ana hei huri i te whakaranu ma te 0.5°.Ka kitea he rawaka tenei, na te mea ka ngawari te whakakotahitanga o te otinga, pera i te korero i te waahanga o mua.No reira, i mahia nga tatauranga tatau katoa mo nga tauira ngangau e rua ma te whakamahi i te taahiraa wa whakarereke 0.02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) mo te 3 rpm, 0.0208 \(\stackrel{ \mathrm{-} {3}\) 4 rpm.Mo te taahiraa wa whakamahine, he iti ake i te 1.0 te tau Courant o te pūtau.
Hei torotoro i te whakawhirinakitanga o te tauira-mata, i whiwhi tuatahi i nga hua ma te whakamahi i te mata 2.14M taketake, katahi ko te mata 2.88M kua para.Ka taea te whakamahine matiti ma te whakaiti i te rahi o te pūtau o te tinana whakaranu mai i te 9 × \({10}^{-3}\) m ki te 7 × \({10}^{-3}\) m.Mo nga mata taketake me te parakore o nga tauira karekau e rua, i whakatauritehia nga uara toharite o nga waahanga tere i nga waahi rereke huri noa i te mata.Ko te ōrau rerekētanga i waenga i ngā hua he 1.73% mo te tauira SST k–ω me te 3.51% mo te tauira IDDES.He nui ake te rereketanga o te paheketanga o IDDES na te mea he tauira RANS-LES ranu.Ko enei rereketanga i whakaarohia he iti noa, no reira i mahia te whaihanga ma te whakamahi i te mata taketake me te 2.14 miriona nga huānga me te waahi hurihuri o te 0.5 °.
I tirotirohia te whakahoki ano o nga hua whakamatautau ma te mahi i ia o nga whakamatautau e ono mo te wa tuarua me te whakataurite i nga hua.Whakatauritehia nga uara tere kei waenganui o te mata i roto i nga raupapa whakamatautau e rua.Ko te rereketanga o te ōrau toharite i waenga i nga roopu whakamatautau e rua he 3.1%.Ko te punaha PIV he mea whakatikatika motuhake mo ia whakamatautau.Whakatauritehia te tere tatau i waenganui o ia mata me te tere PIV i te waahi kotahi.Ko tenei whakatairite e whakaatu ana i te rereketanga me te hapa ōrau mōrahi o te 6.5% mō te mata 1.
I mua i te ine i te take o te paheke, he mea tika kia mohio ki te tikanga o te paheke i roto i te hoe flocculator, e tika ana kia ako i te hanganga rere huri noa i nga hoe o te flocculator.Ko te tikanga, ka hangaia te whakarea paheke ki roto i te hoahoa o nga kaitao hoe ki te whai whakaaro ki te tere o nga matatahi e pa ana ki te wai.E taunaki ana nga tuhinga kia 75% tenei tere o te tere mata, no reira ko te nuinga o nga hoahoa ka whakamahi i te ak o te 0.25 hei utu mo tenei whakatikatika.Ko tenei me whakamahi i nga rerenga tere i ahu mai i nga whakamatautau PIV kia tino mohio ai koe ki te waahi tere rere me te ako i tenei pepa.Ko te mata 1 te mata o roto e tata ana ki te kakau, ko te mata 3 te mata o waho rawa, ko te mata 2 te mata o waenga.
Ko te tere tere i runga i te mata 1 e whakaatu ana i te rere hurihuri tika huri noa i te mata.Ko enei tauira rere ka puta mai i tetahi waahi kei te taha matau o te mata, i waenga i te rotor me te mata.Ki te titiro ki te waahi e tohuhia ana e te pouaka iraira whero i te Whakaahua 4a, he mea whakamere ki te tautuhi i tetahi atu ahuatanga o te rere hurihanga i runga me te huri noa i te mata.He iti te rere ki roto i te rohe hurihanga.Ka ahu mai tenei rerenga mai i te taha matau o te mata i te 6 cm te teitei mai i te pito o te mata, tera pea na te awe o te mata tuatahi o te ringa i mua i te mata, e kitea ana i te ahua.Ko te tirohanga rere i te 4 rpm e whakaatu ana i te ahua rite tonu te whanonga me te hanganga, te ahua me nga tere teitei ake.
Te mara tere me nga kauwhata o naianei o nga mata e toru i nga tere hurihuri e rua o te 3 rpm me te 4 rpm.Ko te tere toharite o nga matatahi e toru i te 3 rpm he 0.15 m/s, 0.20 m/s me te 0.16 m/s, ko te tere toharite morahi i te 4 rpm he 0.15 m/s, 0.22 m/s me te 0.22 m/ s, ia.i runga i nga pepa e toru.
I kitea tetahi atu ahua o te rere helical i waenganui i nga whao 1 me te 2. E whakaatu marama ana te mara vector kei te neke whakarunga te rere o te wai mai i te raro o te whao 2, e tohuhia ana e te ahunga o te vector.E whakaatuhia ana e te pouaka iraira i te Whakaahua 4b, karekau enei weriweri e eke poutū ki runga mai i te mata mata, engari ka huri ki te taha matau ka heke haere.I runga i te mata o te mata 1, ka tohuhia nga vectors whakararo, e whakatata atu ana ki nga mata e rua ka karapotia mai i te rere o te hurihanga i waenganui i a raatau.Ko te hanganga rere kotahi i whakatauhia i nga tere hurihuri e rua me te kaha kaha teitei o te 4 rpm.
Ko te waahi tere o te mata 3 karekau e whai koha nui mai i te vector tere o te mata o mua e hono ana ki te rere i raro i te mata 3. Ko te rere matua i raro i te mata 3 na te pikinga tere poutū me te wai.
Ka taea te wehea nga vectors tere i runga i te mata o te mata 3 kia toru nga roopu, penei i te Whakaahua 4c.Ko te huinga tuatahi kei te taha matau o te mata.Ko te hanganga rere i tenei tuunga e tika ana ki te taha matau me runga (ara ki te mata 2).Ko te roopu tuarua ko te waenganui o te mata.Ko te vector tere mo tenei tuunga ka anga tika ki runga, kaore he rereke me te kore hurihanga.I whakatauhia te hekenga o te uara tere me te pikinga o te teitei ki runga ake i te pito o te mata.Mo te roopu tuatoru, kei te taha maui o nga matatahi, ka anga tonu te rere ki te taha maui, ara ki te pakitara o te flocculator.Ko te nuinga o te rere e tohuhia ana e te tere tere ka piki ake, ko tetahi wahanga o te rere ka heke whakapae ki raro.
E rua nga tauira ngangau, SST k–ω me IDDES, i whakamahia ki te hanga i nga korero tere-wawaenga mo te 3 rpm me te 4 rpm i roto i te rererangi te roa toharite o te mata.Ka rite ki te Whakaaturanga 5, ka tutuki te noho pumau ma te whakatutuki i te tino rite i waenga i nga waahanga tere i hangaia e nga hurihanga e wha.I tua atu, ko nga waahanga tere o te wa-wawaenga i hangaia e IDDES e whakaatuhia ana i te Whakaahua 6a, i te wa e whakaatuhia ana nga whakaaturanga tere o te wa i hangaia e SST k - ω i te Whakaahua 6a.6b.
Ma te whakamahi i nga IDDES me nga koropiko tere-wawaenga i hangaia e te SST k–ω, he nui ake te wahanga o nga koropiko tere a te IDDES.
Āta tirohia te kōtaha tere i hangaia me te IDDES i te 3 rpm e whakaatuhia ana i te Whakaahua 7. Ka huri te karaka karaka te whakaranu, ka korerohia te rere e ai ki nga korero kua whakaatuhia.
I te piki.7 ka kitea i runga i te mata o te mata 3 i te hauwhā I te wehenga o te rere, i te mea karekau te rere e herea ana na te noho o te kohao o runga.I roto i te tapawha II karekau he wehenga o te rere e kitea ana, na te mea he iti rawa te rere e nga pakitara o te flocculator.I roto i te tapawha III, ka huri te wai i te tere iti iho, iti iho ranei i nga waahanga o mua.Ko te wai i roto i te hauwhā I me te II ka nekehia (arā, ka hurihia, ka pana ki waho) ki raro i te mahi a te whakaranu.A i roto i te tapawha III, ka panaia te wai ki waho e nga matatahi o te kaitakawaenga.E kitea ana ko te papatipu wai i tenei waahi ka whakahē i te ringaringa flocculator e tata mai ana.Ko te rere hurihuri o tenei hauwhā kua tino wehea.Mo te tapawha IV, ko te nuinga o te rere o te hau i runga ake i te whae 3 ka anga ki te pakitara flocculator ka ngaro haere te rahi i te pikinga o te teitei ki te tuwhera o runga.
I tua atu, kei roto i te waahi o te pokapū nga tauira rerenga uaua e kaha ana i nga waahanga III me IV, e whakaatuhia ana e nga ellipses puru iraira.Ko tenei waahi kua tohuhia kaore he mea e pa ana ki te rere awhiowhio i roto i te hoe flocculator, i te mea ka taea te tautuhi i te nekehanga hurihuri.He rereke tenei ki nga waahanga I me te II kei reira te wehewehenga marama i waenga i te rere o roto me te rere hurihuri katoa.
Ka rite ki te whakaatu i te piki.6, ka whakataurite i nga hua o te IDDES me te SST k-ω, ko te tino rerekee i waenga i nga waahanga tere ko te nui o te tere i raro tonu i te mata 3. Ko te tauira SST k-ω e whakaatu marama ana ko te rere o te tere teitei e mauhia ana e te mata 3 whakaritea ki IDDES.
Ko tetahi atu rereketanga ka kitea i te waahanga III.Mai i nga IDDES, pera i korerohia i mua ake nei, i tuhia te wehenga rere hurihuri i waenga i nga ringaringa flocculator.Heoi, ka kaha te paheketanga o tenei tuunga na te iti o te tere o te rere mai i nga kokonga me te roto o te mata tuatahi.Mai i te SST k–ω mo te waahi kotahi, ka whakaatu nga raina taitapa i nga tere tere ake ki te whakataurite ki nga IDDES na te mea karekau he rerenga mai i etahi atu rohe.
Ko te maaramatanga o te kounga o nga mara tere me nga rerenga rerenga e tika ana mo te mohiotanga tika ki te whanonga rere me te hanganga.I te mea he 5 cm te whanui o ia mata, e whitu nga waahi tere i whiriwhiria puta noa i te whanui hei whakaatu i te tohu tere.I tua atu, ko te maaramatanga ine mo te nui o te tere hei mahi o te teitei i runga ake i te mata mata ma te whakatakoto tika i te tohu tere ki runga i ia mata mata me te tawhiti tonu o te 2.5 cm poutū ki te teitei o te 10 cm.Tirohia te S1, S2 me S3 i te ahua mo etahi atu korero.Te Apiti A. Ko te Whakaatu 8 e whakaatu ana i te rite o te tohatoha tere o te mata o ia mata (Y = 0.0) i whiwhi ma te whakamahi i nga whakamatautau PIV me te ANSYS-Whakaahuatanga ma te whakamahi IDDES me SST k-ω.Ko nga tauira tau e rua ka taea te whakataurite tika i te hanganga rere i runga i te mata o nga matatahi flocculator.
Te tohatoha tere PIV, IDDES me SST k–ω ki te mata mata.Ko te tuaka-x e tohu ana i te whanui o ia pepa i roto i te mitamano, ko te takenga (0 mm) hei tohu i te taha maui o te rau me te pito (50 mm) hei tohu mo te taha matau o te rau.
Ka tino kitea ko nga tohatoha tere o nga matatahi 2 me te 3 e whakaatuhia ana i te Fig.8 me te Fig.8.Ko te S2 me te S3 kei te Apitihanga A e whakaatu ana i nga ahuatanga rite ki te teitei, ko te mata 1 ka huri takitahi.Ko nga korero tere o nga mata 2 me te 3 ka tino tika, ka rite te kaha kaha ki te 10 cm te teitei mai i te pito o te mata.Ko te tikanga ka noho rite te rere i tenei wa.Ka tino kitea tenei mai i nga hua PIV, he pai te whakaputa e IDDES.I tenei wa, ko nga hua SST k–ω e whakaatu ana i etahi rereketanga, ina koa i te 4 rpm.
He mea nui kia mahara ko te mata 1 e mau tonu ana te ahua o te whaarangi tere i nga waahi katoa, kaore i te rite te teitei, i te mea kei roto i te porowhita i waenganui o te whakaranu te mata tuatahi o nga ringa katoa.Ano, ka whakatauritea ki nga IDDES, ko nga whakaaturanga tere mata PIV 2 me te 3 i whakaatu i nga uara tere tere i te nuinga o nga waahi tae noa ki te rite ki te 10 cm i runga ake i te mata o te mata.
Wā tuku: Tihema-27-2022