絮凝的數(shù)學(xué)描述一般分為兩個(gè)立的過程：遷移和粘附。遷移過程產(chǎn)生顆粒的碰撞。遷移是由水中顆粒的速度差異引起。在折板絮凝池中，速度差異認(rèn)為是以下3種因素造成：(1)顆粒的布朗運(yùn)動(異向絮凝中起主要作用；(2)紊流渦旋(同向絮凝)；(3)顆粒間沉降速度的差異(差速絮凝)。粘附作用取決于和顆粒物本身表面性質(zhì)有關(guān)的瞬時(shí)作用力。

折板單元本身的水力特性對絮體顆粒碰撞的影響主要表現(xiàn)在：折板單元的造渦作用和連續(xù)均勻的單元設(shè)置改善了紊動能耗的分布，從而提高了絮凝方式的數(shù)值，因此提高了絮凝效果。水流通過折板單元，在漸擴(kuò)段與漸縮段的作用下，可以形成對稱渦旋及單側(cè)渦旋。波峰處水流邊界層的分離是產(chǎn)生渦旋的動因。根據(jù)渦旋的擴(kuò)散性，會進(jìn)一步分解為小尺度的渦旋，直到與水流微團(tuán)相關(guān)的雷諾數(shù)低到不能再產(chǎn)生更小的渦旋為止。

加強(qiáng)絮凝動力學(xué)，特別是水流狀態(tài)對絮凝沉淀效果的影響方面的深入研究。運(yùn)用PIV技術(shù)研究折板絮凝池內(nèi)部流場將是一個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)測試方法。該技術(shù)突破了空間單點(diǎn)測量技術(shù)的局限性，可在同一時(shí)刻記錄下整個(gè)測量平面的有關(guān)信息，從而可以獲得流動的瞬時(shí)平面速度場、脈動速度場、渦量場和雷諾應(yīng)力分布等，因此非常適于研究渦流、湍流等復(fù)雜的流動結(jié)構(gòu)。河海大學(xué)已運(yùn)用PIV進(jìn)行了往復(fù)隔板絮凝池內(nèi)部流場的研究，海軍工程大學(xué)進(jìn)行了靜態(tài)混合器的PIV實(shí)驗(yàn)研究。另外可利用近年不斷出現(xiàn)的CFD(Com-putational Fluid Dynamics)商業(yè)軟件，如FLUENT,ANSYS,CFX等模擬分析流場流動，特別是FLUENT軟件推出的多種優(yōu)化的物理模型如定常和非定常流動、層流、紊流、不可壓縮和可壓縮流動、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等等，可達(dá)到縮短設(shè)計(jì)過程，減少實(shí)驗(yàn)室測定試驗(yàn)的數(shù)目，減少產(chǎn)品開發(fā)成本的目的。

合理地選定和優(yōu)化混凝工藝，不僅會提高出水水質(zhì)，還能達(dá)到節(jié)能、節(jié)藥及降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。往復(fù)式隔板絮凝池是依靠水流在廊道間的往返流動，使顆粒碰撞聚集。實(shí)際運(yùn)行資料表明，有些絮凝池在運(yùn)行過程中絮凝效果不佳，致使后續(xù)工藝的出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)水平。國內(nèi)外常用的方法是將CFD 模型應(yīng)用到絮凝過程中，并已經(jīng)證明CFD對絮凝模擬的實(shí)用有效性。通過絮凝動力學(xué)的研究，得到了絮凝中重要參數(shù)速度梯度值（G值）隨時(shí)間的變化規(guī)律，并將CFD模型應(yīng)用到往復(fù)式隔板絮凝池的設(shè)計(jì)過程中，通過流體力學(xué)軟件FLUENT的數(shù)值模擬，得到了往復(fù)式隔板絮凝池內(nèi)部水流的狀態(tài)和內(nèi)部的流場，并對模擬結(jié)果進(jìn)行了深入的分析，定性分析水流狀態(tài)對絮凝處理效果的影響。

好的絮凝效果不僅需要大量的顆粒碰撞，還需要控制顆粒進(jìn)行合理有效的碰撞，使顆粒聚集起來。速度梯度是絮凝過程中常用的控制動力學(xué)因素。根據(jù)絮凝動力學(xué)理論得知，絮凝過程中的速度梯度值是逐漸減小的；而且開始時(shí)刻的速度梯度值要求能與混合階段銜接上，所以一般要求較大。這時(shí)的絮凝也要求接觸和碰撞，但是由微渦旋理論可知要求的水力半徑要適合于自身的直徑，才能發(fā)生有效碰撞。理論上，攪拌強(qiáng)度越大，速度梯度越大，相互接觸碰撞的機(jī)會越多。但攪拌強(qiáng)度大（G值大），水流的剪切力就大，松散的絮體受到水流剪切會二次斷開成為小絮體。因此要求攪拌的強(qiáng)度（也就是速度梯度）隨著絮凝的進(jìn)行而逐漸變小。整個(gè)混凝的過程中，G值是遞減的。但是速度梯度遞減規(guī)律，國內(nèi)外的還沒有定論。
圓弧形渠道能夠減小渠道轉(zhuǎn)彎處的速度，減少能耗。而且，圓弧形渠道能夠產(chǎn)生很多復(fù)雜的渦旋結(jié)構(gòu)，提高絮凝效率。通過兩個(gè)方案中轉(zhuǎn)彎處X 方向速度的對比證明，圓弧形拐彎往復(fù)式絮凝器的速度梯度變化規(guī)律更加合理，混凝效果更好。

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