山之光，水之聲，月之色，花之香，文人之韻致，美人之姿態(tài)，皆無可名狀，無可執(zhí)著，真足以攝召魂夢，顛倒情思。

——張潮《幽夢影》

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阜陽市農(nóng)村改造一體污水處理設(shè)備*　3.3 四邊形折流式膜生物流化床降流區(qū)液相流動特征

流化床降流區(qū)3個區(qū)域的液相軸向平均速度值、渦量值和湍動能值的變化曲線.從圖 4a可以看出, 進(jìn)水流量為50 L·h-1時, 下部區(qū)域軸向速度隨曝氣強(qiáng)度的增加均大于零, 中部區(qū)域呈先上升后下降再上升趨勢, 上部區(qū)域呈先上升后下降趨勢, 軸向速度隨流化床高度的下降均整體呈先下降后上升趨勢.進(jìn)水流量為200 L·h-1時, 下部區(qū)域軸向速度均大于零, 中部區(qū)域呈先上升后下降趨勢, 上部區(qū)域軸向速度均小于零, 但液相軸向返混強(qiáng)度隨曝氣強(qiáng)度的增加呈逐漸減弱的趨勢, 軸向速度隨流化床高度的下降均整體呈先上升后下降趨勢.降流區(qū)液相軸向返混程度隨進(jìn)水流量的增加呈逐漸增強(qiáng)的趨勢, 其主要影響區(qū)域在上部區(qū)域.可見, 降流區(qū)的整體液相軸向返混強(qiáng)度小于升流區(qū), 可推論填料顆粒在降流區(qū)的停留時間較短, 液相軸向返混程度是引起升流區(qū)與降流區(qū)填料濃度差別的一種重要原因.

　　 降流區(qū)液相軸向平均速度(a)、渦量(b)和湍動能(c)隨進(jìn)水流量及曝氣強(qiáng)度變化的曲線圖 (A為下部區(qū)域, 進(jìn)水流量50 L·h-1;B為中部區(qū)域, 進(jìn)水流量50 L·h-1;C為上部區(qū)域, 進(jìn)水流量50 L·h-1;D為下部區(qū)域, 進(jìn)水流量200 L·h-1;E為中部區(qū)域, 進(jìn)水流量200 L·h-1;F為上部區(qū)域, 進(jìn)水流量200 L·h-1)

　　 進(jìn)水流量為50 L·h-1時, 下部區(qū)域液相平均渦量隨曝氣強(qiáng)度的增加呈先下降后上升趨勢, 波動幅度較小, 且值均大于零;中部區(qū)域呈先上升后下降再上升趨勢;上部區(qū)域呈上下波動趨勢.進(jìn)水流量為200 L·h-1時, 下部區(qū)域液相平均渦量隨曝氣強(qiáng)度的增加呈先上升后下降趨勢, 波動幅度較小, 且值均大于零;中部區(qū)域呈先上升后下降趨勢;上部區(qū)域呈先下降后上升趨勢.液相平均渦量隨流化床高度的增加呈上下多次波動趨勢.降流區(qū)相同區(qū)域, 進(jìn)水流量的增加液相渦量整體上升, 但上升幅度較小, 說明進(jìn)水流量的增加對降流區(qū)液相剪切力的增加幅度較小.

　　阜陽市農(nóng)村改造一體污水處理設(shè)備* 進(jìn)水流量為50 L·h-1時, 下部區(qū)域液相平均湍動能隨曝氣強(qiáng)度的增加均呈逐漸增強(qiáng)的趨勢, 中部區(qū)域呈上下的波動趨勢, 上部區(qū)域呈先上升后下降趨勢;曝氣強(qiáng)度為0.25~0.65 m3·h-1時, 液相平均湍動能隨流化床高度的下降呈先增強(qiáng)后減弱趨勢;曝氣強(qiáng)度為0.85~1.05 m3·h-1時, 液相平均湍動能隨流化床高度的下降均呈逐漸減弱趨勢.進(jìn)水流量為200 L·h-1時, 下部和上部區(qū)域液相平均湍動能隨曝氣強(qiáng)度的增加呈逐漸上升趨勢, 中部區(qū)域呈先下降后上升趨勢;曝氣強(qiáng)度為0.25~0.45 m3·h-1和0.85~1.05 m3·h-1時, 液相平均湍動能隨流化床高度的下降呈逐漸減弱趨勢, 曝氣強(qiáng)度為0.65 m3·h-1時, 液相平均湍動能隨流化床高度的下降呈先增強(qiáng)后減弱趨勢.降流區(qū)相同區(qū)域, 液相平均湍動能隨進(jìn)水流量的增加均呈逐漸增強(qiáng)的趨勢.

　　流化床降流區(qū)呈極其復(fù)雜的流態(tài)特性, 流態(tài)特性與流化床高度、進(jìn)水流量和曝氣強(qiáng)度在一定的情況下呈線性關(guān)系.分析其原因, 實驗中發(fā)現(xiàn)隨著曝氣強(qiáng)度的增強(qiáng), 上部區(qū)域是氣泡羽流的表面流區(qū), 氣泡羽流表現(xiàn)為向右的橫向流動, 并隨環(huán)流進(jìn)入降流區(qū)上部區(qū)域, 但由于液相下降動力無法把氣泡帶入整個環(huán)流, 氣泡在降流區(qū)上部區(qū)域出現(xiàn)下降和上浮的旋轉(zhuǎn)運動, 氣泡羽流引起液相返混;下部區(qū)域由于進(jìn)水對填料的擊, 填料懸浮的尾流引起部分返混, 液相主要返混由進(jìn)水斜射流的反作用逆壓梯度引起.

　　3.4 四邊形折流式膜生物流化床折流區(qū)下部區(qū)域液相流態(tài)特征

　　由于篇幅原因, 3.4~3.5節(jié)僅給出了曝氣強(qiáng)度和進(jìn)水流量為1.05 m3·h-1、50 L·h-1工況時和0.65 m3·h-1、200 L·h-1工況時兩種填料濃度接近的下部區(qū)域和上部區(qū)域的液相流態(tài)特征圖譜進(jìn)行對比分析.

　　渦的識別方法有LES分解方法、Reynolds分解方法、Galilean分解方法、小渦分解方法、渦量方法(Calcagno et al., 2002)和漩渦強(qiáng)度方法(Swirling Strength)等(Adrian et al., 2000).流體的渦量場ω是空間x、y、z和時間坐標(biāo)t的連續(xù)函數(shù), 其值為速度v的旋度, 構(gòu)成了渦量場。

　　渦量方法雖然能識別出流場中的渦核, 但同時也把流場中所有的剪切運動表現(xiàn)出來, 因此, 渦量云圖整體顯得比較雜亂, 很難用來識別流場中的渦結(jié)構(gòu).而漩渦強(qiáng)度方法由于其本身已排除了剪切作用的影響, 因而能較好地識別出渦結(jié)構(gòu).漩渦強(qiáng)度是基于局部速度梯度張量的臨界點分析, 它提供了一種從速度場提取小尺度渦的方法, 包括那些通過速度分解不能看到的渦結(jié)構(gòu).漩渦強(qiáng)度被定義為速度梯度張量的復(fù)數(shù)特征值的虛部, 并量化局部漩渦運動的強(qiáng)度, 在二維數(shù)據(jù)梯度計算時, 將Z方向數(shù)據(jù)設(shè)置為零。

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                陳

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