市政污泥化學(xué)調(diào)理裝置CFD模擬

許琪，鄧超，時(shí)亞飛，徐新宇，虞文波，酈超，陳燁，梁莎，胡敬平，何姝，王榮，楊昌柱，楊家寬

（1華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2宇星科技發(fā)展有限公司，廣東 深圳518057）

市政污泥化學(xué)調(diào)理裝置CFD模擬

許琪1，鄧超1，時(shí)亞飛1，徐新宇1，虞文波1，酈超1，陳燁1，梁莎1，胡敬平1，何姝2，王榮2，楊昌柱1，楊家寬1

（1華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2宇星科技發(fā)展有限公司，廣東 深圳518057）

市政污泥機(jī)械脫水前多采用化學(xué)調(diào)理，調(diào)理裝置攪拌過(guò)程中的流場(chǎng)分布直接影響調(diào)理效果。采用多重參考系-流體體積模型對(duì)實(shí)驗(yàn)室污泥調(diào)理罐（內(nèi)徑為40 cm）的流場(chǎng)特性進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）模擬研究，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐模型氣液兩相分布情況。實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐的模擬結(jié)果表明：?jiǎn)螌又睒~調(diào)理罐的攪拌槳直徑與調(diào)理罐內(nèi)徑比優(yōu)化值為1:1.75，擋流板寬度與調(diào)理罐內(nèi)徑比優(yōu)化值為1:20，可有效消除流體旋渦，增強(qiáng)湍動(dòng)作用。在此基礎(chǔ)上，對(duì)中試調(diào)理罐（內(nèi)徑為110 cm）的流場(chǎng)特性進(jìn)行模擬并與實(shí)際測(cè)量值校驗(yàn)。該研究采用的多重參考系-流體體積模型可為同類(lèi)污泥調(diào)理罐設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。

化學(xué)調(diào)理；氣液兩相流；計(jì)算流體力學(xué)；多重參考系方法；流體體積模型；攪拌容器

引 言

隨著中國(guó)對(duì)生活污水處理廠的出廠污泥含水率要求提高，污泥脫水技術(shù)得到了更多關(guān)注。污泥化學(xué)調(diào)理是污泥脫水技術(shù)中必不可少的步驟[1-2]。污泥調(diào)理罐作為常用的調(diào)理裝置，在為污泥與化學(xué)調(diào)理劑的混合提供場(chǎng)所的同時(shí)，其攪拌效果直接影響污泥調(diào)理效果及調(diào)理劑的用量[3-4]。由于調(diào)理罐形式多樣、內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜等原因，目前關(guān)于污泥調(diào)理過(guò)程中調(diào)理罐的實(shí)驗(yàn)研究較少。

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，CFD技術(shù)也得到巨大發(fā)展與應(yīng)用，其作為流體力學(xué)研究領(lǐng)域的一種先進(jìn)手段，通過(guò)模擬機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的流場(chǎng)來(lái)研究結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響，具有經(jīng)濟(jì)可靠、快速方便等特點(diǎn)[5-8]。Ranade等[9]對(duì)下壓式斜葉渦輪槳攪拌槽內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格尺寸對(duì)數(shù)值模擬的精確性有一定的影響；一些研究者采用k-ε湍流模型及滑移網(wǎng)格法對(duì)各類(lèi)攪拌反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)特性進(jìn)行研究[10-13]；此外還有采用類(lèi)似模型結(jié)合功率系數(shù)等改進(jìn)攪拌性能[14-15]；Aubin等[16]使用顆粒追蹤方法對(duì)Intermig槳葉攪拌器進(jìn)行了研究并通過(guò)改變槳葉結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)優(yōu)化；Kelly等[17]使用多重參考系方法對(duì)簡(jiǎn)單軸流槳葉的流場(chǎng)進(jìn)行研究；陳佳等[18]采用歐拉-歐拉模型對(duì)氣液反應(yīng)器內(nèi)氣含率進(jìn)行了研究，李良超等[19]也采用此模型對(duì)氣泡尺寸進(jìn)行了研究。然而，目前有關(guān)于攪拌罐的研究大多忽略了氣液兩相界面的變化，沒(méi)有考慮攪拌過(guò)程中空氣對(duì)攪拌效果的影響，另一方面大多研究缺少模擬與實(shí)際情況的對(duì)比分析，對(duì)模型的準(zhǔn)確性有待驗(yàn)證。

在污泥調(diào)理罐的研究過(guò)程中，攪拌槳直徑（簡(jiǎn)稱(chēng)槳徑）與擋流板寬度是影響攪拌流場(chǎng)的重要因素[20]。一方面，槳徑與罐徑比過(guò)大或無(wú)擋流板時(shí)會(huì)造成徑向傳遞作用不明顯，攪拌過(guò)程容易形成凹液面，而凹液面吸入大量的空氣可能引起攪拌軸的脈動(dòng)降低攪拌效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起攪拌軸的變形和失效。在滿(mǎn)足液相充分混合的前提下，盡量避免液面形成渦流造成能量的損失。另一方面，槳徑與罐徑比過(guò)小或擋流板寬度過(guò)寬時(shí)壁面附近速度較小，不利于流動(dòng)及混合效果。因此選擇合適的槳徑與擋流板寬度有助增強(qiáng)調(diào)理效果，減少能量損失。

本文采用氣液兩相流模型對(duì)實(shí)驗(yàn)室與中試污泥調(diào)理罐分別進(jìn)行了流場(chǎng)特性研究，并在驗(yàn)證模型的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)室污泥調(diào)理罐槳徑與罐徑比及擋流板寬度與罐徑比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 數(shù)值模擬方法

使用商用CFD軟件Fluent，采用三維模型模擬罐內(nèi)流體的流動(dòng)，使用有限體積法來(lái)離散方程，壓力速度耦合使用SIMPLE算法，即求解壓力耦合方程的半隱式法。假設(shè)攪拌罐內(nèi)工作介質(zhì)為空氣和水，且是均勻的。

1.1 控制方程

流體的流動(dòng)滿(mǎn)足質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律。這3個(gè)定律在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中的體現(xiàn)就是相應(yīng)的流體動(dòng)力學(xué)基本控制方程組。

氣相和液相的分界面的追蹤采用VOF模型，體積分?jǐn)?shù)函數(shù)αq定義為單元內(nèi)第q相流體所占有體積與該單元的體積之比。對(duì)于攪拌罐內(nèi)氣液兩相界面變化的問(wèn)題，由于只有氣液兩相，故q=1或q=2。αq滿(mǎn)足方程

其中，ρ是流體的密度，t是時(shí)間，U是速度矢量，u、v和w是速度矢量U在x、y和z方向上的分量，η是流體的動(dòng)力黏度，Su、Sv、Sw是3個(gè)動(dòng)量方程的廣義源項(xiàng)，T是溫度，λ是流體的熱導(dǎo)率，cp是流體的比熱容，ST是黏性耗散項(xiàng)。

1.2 重要模型設(shè)置

（1）多重參考系法設(shè)置

多重參考系法（moving reference frame，簡(jiǎn)稱(chēng)MRF）是一種穩(wěn)態(tài)近似法，是對(duì)旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)模擬最常用的方法[21]，它需要將計(jì)算區(qū)域分為動(dòng)靜兩部分。攪拌槳葉附近區(qū)域采用旋轉(zhuǎn)參考系，旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)實(shí)際旋轉(zhuǎn)情況設(shè)置，其他區(qū)域使用靜止參考系，兩個(gè)區(qū)域交界面定義為Interface。

（2）多相流模型設(shè)置

根據(jù)調(diào)理罐的特點(diǎn)，調(diào)理罐內(nèi)多相流的模擬屬于自由表面流[22]，因此多相流模型選用流體體積模型（volume of fluid，簡(jiǎn)稱(chēng)VOF）。VOF模型是一種在固定的歐拉網(wǎng)格下的表面跟蹤方法，通過(guò)求解單獨(dú)的動(dòng)量方程和處理穿過(guò)每一流體的體積分?jǐn)?shù)來(lái)模擬兩種或三種不能混合的流體。模型設(shè)置中，第一相設(shè)置為空氣相，第二相設(shè)置為水相，VOF模型采用隱式求解策略，啟用體積力方程，并設(shè)置模型初始液位高度。

2 計(jì)算模型

2.1 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐模型

2.1.1 幾何模型及優(yōu)化方案 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐模型如圖1所示，為圓柱體結(jié)構(gòu)，攪拌槳與擋流板均為4片成90°夾角布置。

實(shí)驗(yàn)室用調(diào)理罐內(nèi)徑（以下簡(jiǎn)稱(chēng)罐徑D0）為40 cm。對(duì)實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐優(yōu)化的方案共8種，先選取4種不同槳徑（Dp）與罐徑比優(yōu)化，在此優(yōu)化結(jié)果基礎(chǔ)上，再選取4種不同擋流板寬度（Wb）與罐徑比優(yōu)化。具體優(yōu)化方案見(jiàn)表1。

圖1 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐示意Fig.1 Diagram of bench scale conditioning tank (unit: cm)

表1 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐優(yōu)化方案Table 1 Optimization programs of bench scale conditioning tank

網(wǎng)格劃分采用非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格。設(shè)置3種不同尺寸網(wǎng)格進(jìn)行模擬計(jì)算（槳葉區(qū)域網(wǎng)格做加密處理），槳葉區(qū)域與槳葉外區(qū)域尺寸分別為0.8、0.4、 0.3 cm與1.2、1.0、0.8 cm，對(duì)應(yīng)網(wǎng)格數(shù)量為635773、1134344、3607747，其平行于縱軸的一條直線(xiàn)上的速度分布如圖2所示。其中，1134344個(gè)網(wǎng)格的劃分方案滿(mǎn)足模擬精度與時(shí)效要求。

2.1.2 邊界條件設(shè)置 對(duì)調(diào)理罐采取無(wú)進(jìn)出口設(shè)置，對(duì)罐體內(nèi)壁設(shè)置為無(wú)滑移固壁，攪拌軸和攪拌槳葉設(shè)置為移動(dòng)壁面，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置旋轉(zhuǎn)速度為10.5 rad·s?1，模型初始液位高度為27 cm。湍流模型選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 對(duì)比模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的凹液面位置作為驗(yàn)證模型的方法。將凹液面最低點(diǎn)距罐頂?shù)木嚯x定義為凹液面高度。在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量此高度值與模擬得到兩相界面分布進(jìn)行對(duì)比。

2.2 中試調(diào)理罐模型

2.2.1 幾何模型 中試調(diào)理罐模型如圖3，其為圓柱體加弧形底部結(jié)構(gòu)，3片成120°夾角雙層槳葉，4片成90°夾角擋流板。

網(wǎng)格劃分采用非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格。設(shè)置3種不同尺寸網(wǎng)格模擬計(jì)算，槳葉區(qū)域與槳葉外區(qū)域尺寸分別為1.2、0.8、0.8 cm與2.0、2.0、1.5 cm，對(duì)應(yīng)網(wǎng)格數(shù)量為3158772、5340719、9188666，其平行于縱軸的一條直線(xiàn)上速度分布如圖4所示。其中，5340719個(gè)網(wǎng)格的劃分方案滿(mǎn)足模擬精度與時(shí)效要求。

2.2.2 邊界條件設(shè)置 根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置旋轉(zhuǎn)速度為5 rad·s?1，模型初始液位高度為105 cm，其他邊界條件設(shè)置與實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐相同。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 采用三維探頭的聲學(xué)多普勒流速儀（Flow Tracker，精度達(dá)到0.001 m·s?1）對(duì)調(diào)理罐內(nèi)流場(chǎng)速度進(jìn)行測(cè)試。如圖3（b）所示，受實(shí)際罐體上方開(kāi)口限制，在罐體一側(cè)設(shè)置上中下3層每層A、B、C 3點(diǎn)共9個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，上中下3層分別為水面下10、20、30 cm處。對(duì)比實(shí)測(cè)流速與模擬流速結(jié)果對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析。

圖2 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐模型不同網(wǎng)格模擬結(jié)果Fig.2 Different grids simulation results in bench scale conditioning tank

圖3 中試調(diào)理罐示意Fig.3 Sketch of pilot-scale conditioning tank (unit: cm)

圖4 中試調(diào)理罐模型不同網(wǎng)格模擬結(jié)果Fig.4 Different grids simulation results in pilot-scale scale conditioning tank

3 模擬結(jié)果分析

3.1 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐槳徑與罐徑比模擬與優(yōu)化

3.1.1 兩相界面分布 模擬兩相界面分布如圖5左側(cè)圖所示，顏色由藍(lán)色漸變?yōu)榧t色代表兩相中氣相體積分?jǐn)?shù)從低至高，氣相體積分?jǐn)?shù)是指在調(diào)理罐中氣相體積與兩相總體積之比。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)情況，認(rèn)為氣相體積分?jǐn)?shù)為50 %左右處的界面為模擬得到的兩相分界面，即圖中虛線(xiàn)處。

圖5 不同Dp/D0參數(shù)下模擬氣液兩相界面分布與實(shí)驗(yàn)結(jié)果照片F(xiàn)ig.5 Two-phase interface maps and experimental results under differentDp/D0parameters

因此，Paddle-0在攪拌時(shí)形成了最大的凹液面，空氣相的分布范圍較大，攪拌效果不佳。隨著槳葉半徑的減小，凹液面的高度也隨著降低，對(duì)比圖5（c）、（d），槳葉的大幅度的減短并沒(méi)有導(dǎo)致凹液面的大幅度降低，其原因是在Paddle-2的條件下，凹液面已經(jīng)降低到了一個(gè)較低水平。

圖5右側(cè)圖為與優(yōu)化方案相同條件下實(shí)際調(diào)理罐攪拌情況，測(cè)量凹液面最低點(diǎn)距罐頂?shù)母叨扰c模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示?？梢钥吹侥M結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果規(guī)律一致，且相對(duì)誤差均在10 %左右，驗(yàn)證了模擬結(jié)果是比較準(zhǔn)確的。

3.1.2 軸向速度 在垂直于調(diào)理罐中心位置截取縱

截面，在縱截面上軸向速度云圖對(duì)比如圖6。隨著槳葉半徑的減小，軸向速度逐漸增加，Paddle-0軸向速度最小，Paddle-2、Paddle-3的軸向速度明顯高于前兩個(gè)方案。在它們的槳葉中心區(qū)域與外側(cè)區(qū)域形成軸向速度方向相反且速度差異較大的情況，這樣能形成上下層流動(dòng)循環(huán)，有助于增強(qiáng)湍動(dòng)作用。

表2 模擬與實(shí)驗(yàn)條件下凹液面高度Table 2 Concave surface height under simulation and experimental conditions

圖6 不同Dp/D0參數(shù)下軸向速度對(duì)比Fig.6 Axial velocity comparison chart under differentDp/D0parameters

圖7 不同Dp/D0參數(shù)下整體速度對(duì)比Fig.7 Overall velocity comparison chart under differentDp/D0parameters

圖8 不同Wb/D0參數(shù)下氣液兩相界面模擬分布Fig.8 Two-phase interface maps under differentWb/D0parameters

3.1.3 整體速度 在調(diào)理罐槳葉中部水平截取截面，不同方案下槳葉中部橫截面速度云圖如圖7。整體速度隨著槳葉長(zhǎng)度的減短而逐漸減小，Paddle-0整體速度最大，在槳葉端部達(dá)到最大值1.8m·s?1左右，Paddle-1與Paddle-2整體速度差別不大，Paddle-3整體速度偏小。Paddle-1、Paddle-2、Paddle-3相比Paddle-0從槳葉端部到罐壁的速度過(guò)渡更為緩和，這是導(dǎo)致凹液面減小的主要原因之一。

綜上所述，隨著槳葉長(zhǎng)度的減小，攪拌流場(chǎng)的整體速度降低，但軸向速度有增加的趨勢(shì)，說(shuō)明減小槳葉長(zhǎng)度有利于流體湍動(dòng)和提高攪拌效果。Paddle-0和Paddle-1軸向速度過(guò)小，Paddle-2和Paddle-3的軸向速度較大且兩者相差不大，但Paddle-3的整體速度要比Paddle-2小而不利于混合傳質(zhì)過(guò)程。因此，選擇1:1.75（Paddle-2）作為最優(yōu)槳徑與罐徑比。

3.2 實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐擋流板寬度與罐徑比模擬與優(yōu)化

3.2.1 兩相界面分布 設(shè)置擋流板后的兩相界面分布情況如圖8。增加擋流板可以減弱凹液面的產(chǎn)生，且隨著擋流板寬度的增加，其作用越明顯。圖8右側(cè)圖為相同條件下實(shí)際調(diào)理罐情況，兩相界面分布隨擋流板寬度增加的變化趨勢(shì)與模擬結(jié)果是吻合的。

3.2.2 軸向速度 軸向速度對(duì)比如圖9，增加擋流板后軸向速度大小與方向發(fā)生明顯變化。從速度方向來(lái)看在軸向界面上存在一個(gè)循環(huán)，靠近軸心區(qū)域的流體向上流動(dòng)，靠近壁面的流體向下流動(dòng)，這樣形成了較強(qiáng)上下層湍動(dòng)作用。對(duì)比來(lái)看，Baffle-1中軸向速度較小且主要為切向方向，Baffle-2的軸向速度最大，Baffle-3的軸向速度略微減小。

3.2.3 整體速度 增加擋流板之后整體速度有所降低，但在槳葉的端部形成了一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋渦，對(duì)比沒(méi)有增加擋流板的情況攪拌效果有了明顯的改善（如圖10所示）。4種方案對(duì)比發(fā)現(xiàn)Baffle-2的旋渦發(fā)展最完善，而B(niǎo)affle-3離擋流板近的區(qū)域速度幾乎為零，形成了較大的速度死角，并不利于攪拌效果的提高。

綜上所述，隨著擋流板寬度的增加，整體速度降低但軸向速度有較大幅度增加，Baffle-2的軸向速度最大。相比整體速度的減小，軸向速度的增加更有利于攪拌效果的提高，并且從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看Baffle-2的湍動(dòng)作用比另3種方案劇烈。因此，選擇1:20（Baffle-2）作為最優(yōu)擋流板寬度與罐徑比。

圖9 不同Wb/D0參數(shù)下軸向速度對(duì)比Fig.9 Axial velocity comparison chart under differentWb/D0parameters

3.3 中試調(diào)理罐結(jié)果分析

3.3.1 兩相界面分布 兩相界面分布如圖11，從圖中無(wú)法看到明顯的兩相界面分界線(xiàn)，可能由于模型較為復(fù)雜，模擬結(jié)果精度不高造成。

3.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析 實(shí)測(cè)速度與模擬結(jié)果對(duì)比如圖12，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)的速度大小與模擬結(jié)果差別較大，實(shí)測(cè)的速度整體較小，且并沒(méi)有與模擬結(jié)果相似的規(guī)律。其原因可能是該模型較實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐復(fù)雜，采用該方法模擬的精度不高，而且多重參考系法中流體速度是通過(guò)角速度大小直接定義，與角速度、半徑有關(guān)，但與實(shí)際中攪拌過(guò)程的流體運(yùn)動(dòng)有所區(qū)別。因此，結(jié)合實(shí)測(cè)與模擬結(jié)果，認(rèn)為對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)調(diào)理罐模擬的方法需要進(jìn)一步研究。

圖10 不同Wb/D0參數(shù)下整體速度對(duì)比Fig.10 Overall velocity comparison chart under differentWb/D0parameters

圖11 中試調(diào)理罐兩相界面分布Fig.11 Two-phase interface map of pilot-scale conditioning tank

4 結(jié) 論

根據(jù)本文對(duì)實(shí)驗(yàn)室調(diào)理罐進(jìn)行優(yōu)化研究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確定單層直葉槳葉調(diào)理罐最佳槳徑與罐徑比為1:1.75，最佳擋流板寬度與罐徑比為1:20，在此條件下可以有效消除流體旋渦，增強(qiáng)湍動(dòng)作用，使攪拌混合調(diào)理效果達(dá)到最優(yōu)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室與中試調(diào)理罐研究發(fā)現(xiàn)，多重參考系-多相流模型能準(zhǔn)確模擬流場(chǎng)中旋渦的形成。

符 號(hào) 說(shuō) 明

cp——流體比熱容，J·kg?1·K?1

Dp——調(diào)理罐內(nèi)徑，cm

D0——調(diào)理罐槳徑，cm

ST——黏性耗散項(xiàng)，J

Su，Sv，Sw——分別為u、v、w方向動(dòng)量方程廣義源項(xiàng)，N

T——溫度，K

t——時(shí)間，s

U——速度矢量，m·s?1

u——直角坐標(biāo)系下水平方向速度，m·s?1

v——直角坐標(biāo)系下縱向方向速度，m·s?1

Wb——擋流板寬度，cm

w——直角坐標(biāo)系下垂直方向速度，m·s?1

η——?jiǎng)恿︷ざ?，Pa·s

λ——流體熱導(dǎo)率，W·m?1·K?1

ρ——流體密度，kg·m?3

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CFD simulation of chemical conditioning unit of municipal sludge

XU Qi1, DENG Chao1, SHI Yafei1, XU Xinyu1, YU Wenbo1, LI Chao1, CHEN Ye1, LIANG Sha1, HU Jingping1, HE Shu2, WANG Rong2, YANG Changzhu1, YANG Jiakuan1
(1School of Environmental Science & Engineering,Huazhong University of Science & Technology,Wuhan430074,Hubei,China;2Universtar Science & Technology Co.,Ltd.,Shenzhen518057,Guangdong,China)

Chemical conditioning is commonly used before the mechanically dewatering process for sewage sludge. The flow field distribution of conditioning tank has a significant effect on conditioning when paddles are operating. Moving reference frame-volume of fluid model was used for simulating flow field distribution of a sludge conditioning tank with the inner diameter of 40 cm by CFD (computational fluid dynamics) technology, and the gas-liquid two-phase distribution was verified. The results showed that in the single straight blade paddle conditioning tank, the optimium ratio of paddle diameter to tank diameter was 1:1.75 and the optimum ratio of baffle width to tank diameter was 1:20. Under these optimum conditions, the fluid swirl could be effectively eliminated and the turbulent action could be enhanced. Furthermore, the flow field distribution simulation was conducted for pilot-scale conditioning tank with the inner diameter of 110 cm and the simulation results were compared with test results. Moving reference frame-volume of fluid model used in this study can provide references for design and optimization of similar sludge conditioning tank.

chemical conditioning; gas-liquid flow; computational fluid dynamics (CFD); moving referenceframe; volume of fluid (VOF); stirred vessel

Prof. YANG Jiakuan, jkyang@mail.hust.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20150319

X 705

：A

：0438—1157（2015）10—4145—10

2015-03-16收到初稿，2015-05-09收到修改稿。

聯(lián)系人：楊家寬。

：許琪（1991—），男，博士研究生。

教育部科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（113046A）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（2013TS071）。

Received date: 2015-03-16.

Foundation item: supported by the Project of Chinese Ministry of Education (113046A) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Ministry of Education of China (2013TS071).