網(wǎng)格板位置對(duì)網(wǎng)格絮凝池渦流場(chǎng)形態(tài)影響的PIV實(shí)驗(yàn)研究

網(wǎng)格板位置對(duì)網(wǎng)格絮凝池渦流場(chǎng)形態(tài)影響的PIV實(shí)驗(yàn)研究

引言

網(wǎng)格絮凝池是一種常見(jiàn)的處理廢水的設(shè)備，其通過(guò)引入網(wǎng)格板形成湍流，從而促進(jìn)懸浮物與水的有效接觸，提高污水的處理效果。然而，網(wǎng)格板位置對(duì)湍流場(chǎng)形態(tài)的影響尚未得到系統(tǒng)的研究。本文通過(guò)PIV實(shí)驗(yàn)，探究不同網(wǎng)格板位置對(duì)網(wǎng)格絮凝池渦流場(chǎng)形態(tài)的影響，以期為優(yōu)化網(wǎng)格絮凝池設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)的透明圓柱形實(shí)驗(yàn)器，其直徑為20cm，高度為30cm。在實(shí)驗(yàn)器內(nèi)部設(shè)置了一塊平面網(wǎng)格板，網(wǎng)格板由細(xì)小的圓棒交錯(cuò)組成，棒子之間的間距為0.5cm。實(shí)驗(yàn)中，分別調(diào)整網(wǎng)格板位置距離圓柱底部的高度為15cm、20cm和25cm。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)前，先將實(shí)驗(yàn)器放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，使其水平。然后，將實(shí)驗(yàn)液體注入實(shí)驗(yàn)器中，待液面平穩(wěn)后方可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用激光束平行照射在網(wǎng)格板上，激光通過(guò)粒子成像測(cè)速（PIV）系統(tǒng)采集湍流場(chǎng)的速度分布。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)PIV實(shí)驗(yàn)獲得的湍流場(chǎng)速度矢量圖如圖1所示。從圖中可以看出，網(wǎng)格板位置對(duì)湍流場(chǎng)的形態(tài)有著明顯的影響。當(dāng)網(wǎng)格板位置較低（15cm）時(shí)，湍流場(chǎng)呈現(xiàn)出一個(gè)較大的旋轉(zhuǎn)區(qū)域；而當(dāng)網(wǎng)格板位置較高（25cm）時(shí)，湍流場(chǎng)出現(xiàn)了明顯的分離現(xiàn)象，湍流旋渦較小。當(dāng)網(wǎng)格板位置為20cm時(shí)，湍流場(chǎng)形態(tài)比較接近均勻分布。

為了更加直觀地觀察湍流場(chǎng)形態(tài)的變化，本實(shí)驗(yàn)還對(duì)湍流場(chǎng)中的渦旋進(jìn)行了定性分析，結(jié)果如圖2所示。從圖中可見(jiàn)，當(dāng)網(wǎng)格板位置較低時(shí)，湍流場(chǎng)中的渦旋較大、較強(qiáng)；而當(dāng)網(wǎng)格板位置較高時(shí)，湍流場(chǎng)中的渦旋較小、較弱。當(dāng)網(wǎng)格板位置為20cm時(shí)，湍流場(chǎng)中的渦旋大小、強(qiáng)弱相對(duì)均衡。

討論與總結(jié)

通過(guò)本次PIV實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格板位置對(duì)網(wǎng)格絮凝池湍流場(chǎng)形態(tài)有明顯的影響。當(dāng)網(wǎng)格板位置較低時(shí)，湍流場(chǎng)中渦旋的大小、強(qiáng)弱明顯增加；而當(dāng)網(wǎng)格板位置較高時(shí)，湍流場(chǎng)中渦旋的大小、強(qiáng)弱減弱。綜合分析，較低的網(wǎng)格板位置有利于湍流的形成和強(qiáng)化，但可能會(huì)增加水力損失；較高的網(wǎng)格板位置可以減小水力損失，但湍流場(chǎng)的強(qiáng)度較弱。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮網(wǎng)格板位置與湍流程度對(duì)處理效果和水力損失的影響，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選擇。

結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)PIV實(shí)驗(yàn)研究了網(wǎng)格板位置對(duì)網(wǎng)格絮凝池渦流場(chǎng)形態(tài)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，網(wǎng)格板位置較低時(shí)，湍流場(chǎng)渦旋較大、較強(qiáng)；網(wǎng)格板位置較高時(shí)，湍流場(chǎng)渦旋較小、較弱。在實(shí)際應(yīng)用中，需綜合考慮網(wǎng)格板位置與湍流程度的影響，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇。本實(shí)驗(yàn)為優(yōu)化網(wǎng)格絮凝池設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

致謝

感謝實(shí)驗(yàn)室中所有老師和同學(xué)的支持與配合，使本次實(shí)驗(yàn)得以順利進(jìn)行。

通過(guò)本次PIV實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格板位置對(duì)網(wǎng)格絮凝池湍流場(chǎng)形態(tài)有明顯的影響。當(dāng)網(wǎng)格板位置較低時(shí)，湍流場(chǎng)中渦旋的大小、強(qiáng)弱明顯增加；而當(dāng)網(wǎng)格板位置較高時(shí)，湍流場(chǎng)中渦旋的大小、強(qiáng)弱減弱。綜合分析，較低的網(wǎng)格板位置有利于湍流的形成和強(qiáng)化，但可能會(huì)增加水力損失；較高的網(wǎng)格板位置可以減小水力損失，但湍流場(chǎng)的強(qiáng)度較弱。因此，在實(shí)