基于多尺度计算的MBR模拟仿真

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在对计算机模拟MBR研究中,发现由于膜在空间上仅占据整个系统的很小一部分,造成了模拟中对膜过程实际现象进行充分、深入表达的需求与计算量限制之间的矛盾,从而导致“仿而不真”的问题。本文以MBR处理难降解工业有机废水过程为研究对象,针对MBR复杂体系建立基于多尺度计算的全新MBR计算流体力学模型。  在对MBR系统研究中,发现关于流场现象、浓度场传质以及在其中发生的生化反应属于宏观尺度,本文在CFD模拟和计算传质学模拟中采用大尺度网格对它们进行计算模拟,得到了宏观尺度下MBR反应器内膜池的流体的速度场和浓度场。而对于每个中空纤维膜,在膜表面发生的有关膜自身的极差现象,则采用精细网格划分,实现了微观尺度下膜组件周围浓差极化现象的精确模拟。在模拟过程中,对两个尺度的模拟分别进行,而两尺度之间依靠数据交换相互获得边界条件。最后,对于宏观和微观尺度下模拟的流速场和浓度场,采用tecplot软件进行了可视化。  本文建立的基于多尺度计算的MBR仿真模型,即可以实现对MBR整体性能的模拟计算,又可以实现对膜现象的精确表达,从而把该领域的研究水平提高到一个更高程度。本文开创性的将计算传质学应用于MBR浓度场的模拟仿真中。研究所得到的模拟结果对于MBR的实际设计都有很大的帮助,在一定程度上防止或者减少了MBR中膜污染的现象的发生。
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