絮凝的數(shù)學(xué)描述一般分為兩個立的過程：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)的瞬時作用力。
折板絮凝池的設(shè)計主要控制參數(shù)是水流速度、水頭損失和絮凝時間，但建成后往往發(fā)現(xiàn)實際運(yùn)行參數(shù)與設(shè)計值相差甚遠(yuǎn)。以水頭損失的計算為例，設(shè)計手冊中，其計算采用的是明渠漸擴(kuò)和漸縮公式，有人通過研究發(fā)現(xiàn)，豎流折板絮凝池水頭損失實測值與設(shè)計計算值相差較大，實測值明顯小于設(shè)計計算值。
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)部流場將是一個較好的實驗測試方法。該技術(shù)突破了空間單點測量技術(shù)的局限性，可在同一時刻記錄下整個測量平面的有關(guān)信息，從而可以獲得流動的瞬時平面速度場、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實驗研究。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)計過程，減少實驗室測定試驗的數(shù)目，減少產(chǎn)品開發(fā)成本的目的。
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。
傳統(tǒng)往復(fù)式絮凝池在矩形渠道拐彎處速度方向改變?yōu)?80°直接轉(zhuǎn)變，而圓弧形渠道拐彎處的速度方向則是逐漸變化，變化比矩形拐彎渠道平緩的多。而其圓弧形拐彎渠道能夠產(chǎn)生慣性離心力，進(jìn)而產(chǎn)生各種微渦旋，根據(jù)王紹文教授提出的“慣性效應(yīng)是絮凝的動力學(xué)致因”可知，圓弧形渠道能夠提高絮凝效率，即絮凝效率較高
通過混凝動力學(xué)的研究，得到了混凝動力學(xué)中速度梯度與時間的關(guān)系G=G（0）/1+Kt；并通過擬合得到往復(fù)式絮凝池速度梯度的變化規(guī)律近似符合混凝動力學(xué)對速度梯度變化的要求；同時參考了往復(fù)式絮凝池的新研究成果—將往復(fù)式絮凝池轉(zhuǎn)彎處的矩形渠道變成圓弧形狀，設(shè)計出一種的往復(fù)式絮凝池。通過數(shù)學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化后的往復(fù)式絮凝池拐彎處的圓弧形渠道能夠消除傳統(tǒng)往復(fù)式絮凝池轉(zhuǎn)彎處的死水區(qū)，而且圓弧形渠道處的水流速度比矩形渠道處的分布均勻，有利于節(jié)約能耗。
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