基于CFD的进水管布设位置对沉降式固体颗粒排污影响的数值模拟

来源：大连海洋大学学报杂志2021年第4期北京时间：

作者：薛博茹, 李永锋, 胡艺萱, 任效忠, 赵云鹏, 毕春伟

单位：1.大连海洋大学 设施渔业教育部重点实验室，辽宁 大连116023；2.大连海洋大学 海洋与土木工程学院，辽宁 大连 116023；3.大连海洋大学 水产与生命学院，辽宁 大连 116023；4.大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023；5.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024

摘要：为研究不同进水系统结构对单排污通道矩形圆弧角养殖池内沉降式固体颗粒物排出效率的影响规律，优化养殖池进水结构并提高养殖池系统的集排污性能，运用计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)仿真技术构建固-液两相流数值计算模型，研究了弧壁单管和直壁单管养殖池系统内不同密度(1 100、1 200、1 300、1 400、1 500 kg/m3)和粒径(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mm)的沉降式固体颗粒物的排出效率。结果表明：固体颗粒物的最终排出率与进水管布设方式及自身属性(密度与粒径)均相关；对于不同密度的颗粒物而言，弧壁单管进水模式下，5种密度的固体颗粒物的最终排出率较直壁单管进水模式平均提高28.60%，且随着密度的增加固体颗粒物的最终排出率呈现先增大后减小的趋势,直壁单管进水模式下，颗粒物的排出率随颗粒物密度的增加而降低；对于不同粒径的颗粒物而言，弧壁单管进水模式下，7种粒径的固体粒子的最终排出率较直壁单管进水模式平均提高38.32%,两种进水模式下，固体颗粒物最终累计排出率均随颗粒物粒径的增大呈现先降低后增加的趋势。研究表明，进水管布设于弧壁位置(进径比Carc/Barc=0.01)能够有效提高沉降式固体颗粒物的排出率，本研究结果可为优化工厂化循环水养殖池系统的集排污性能提供参考。

关键词：固-液两相流模型,固体颗粒物,排出率,矩形圆弧角养殖池

基金资助：国家自然科学基金面上项目(31872609)；广东省重点领域研发计划项目(2019B020215001)；南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)(GML2019ZD0402)