同时,大尺度的涡旋从主流吸取动能,在运动过程中传递给较小尺度的涡旋,这样逐级传递,一直到微尺度的涡旋。在较大尺度的涡运动中,流体粘性几乎不起作用,可忽略不计,因而在动能传递中几乎没有能耗;而在微尺度的涡旋运动中,流体粘性将起主要作用,传送到这些低级涡旋的能量就会通过粘性作用转化为热能。水流中同时存在无数大大小小的涡旋,产生一系列的脉动频率,具有连续的频谱。
众多的水处理工作者均认为:只有具有与颗粒尺寸相同数量级的涡旋才对碰撞有效,其它的不起作用。由于实际的絮体颗粒尺寸变化幅度是1-1000um,因此,有很大一段的涡旋起作用,不能严格划分大小涡旋的界限。紊动的扩散作用主要取决于大尺度的紊动。大涡旋的尺度可以认为与折板单元的尺度数量级相同。折板单元连续的缩放,使水流形成大量不同尺度的涡旋,促进了水流内部絮体颗粒间的相对运动,增加了碰撞机会,所以相对于隔板絮凝池,絮凝效果大大提高。
加强絮凝动力学,特别是水流状态对絮凝沉淀效果的影响方面的深入研究。运用PIV技术研究折板絮凝池内部流场将是一个较好的实验测试方法。该技术突破了空间单点测量技术的局限性,可在同一时刻记录下整个测量平面的有关信息,从而可以获得流动的瞬时平面速度场、脉动速度场、涡量场和雷诺应力分布等,因此非常适于研究涡流、湍流等复杂的流动结构。河海大学已运用PIV进行了往复隔板絮凝池内部流场的研究,海程大学进行了静态混合器的PIV实验研究。另外可利用近年不断出现的CFD(Com-putational Fluid Dynamics)商业软件,如FLUENT,ANSYS,CFX等模拟分析流场流动,特别是FLUENT软件推出的多种优化的物理模型如定常和非定常流动、层流、紊流、不可压缩和可压缩流动、传热、化学反应等等,可达到缩短设计过程,减少实验室测定试验的数目,减少产品开发成本的目的。
合理地选定和优化混凝工艺,不仅会提高出水水质,还能达到节能、节药及降低运行费用的目的。往复式隔板絮凝池是依靠水流在廊道间的往返流动,使颗粒碰撞聚集。实际运行资料表明,有些絮凝池在运行过程中絮凝效果不佳,致使后续工艺的出水水质远低于设计水平。国内外常用的方法是将CFD 模型应用到絮凝过程中,并已经证明CFD对絮凝模拟的实用有效性。通过絮凝动力学的研究,得到了絮凝中重要参数速度梯度值(G值)随时间的变化规律,并将CFD模型应用到往复式隔板絮凝池的设计过程中,通过流体力学软件FLUENT的数值模拟,得到了往复式隔板絮凝池内部水流的状态和内部的流场,并对模拟结果进行了深入的分析,定性分析水流状态对絮凝处理效果的影响。
矩形往复式絮凝池中普遍存在死水区,死水区的存在,不仅容易形成沉积物的堆积,而且严重阻碍了水流的运动。特别是在絮凝后期,水流速度逐渐减小时,死水区对水流有越来越大的的负面影响。而圆弧形渠道,几乎不存在死水区,可以有效的消除死水区带来的负面影响。且圆弧区的水流速度也比矩形渠道的分布均匀,有利于节约能耗。
池的圆弧形转弯渠道改变了矩形渠道转弯处180°速度方向变化带来的能耗,降低了能耗;同时圆弧形渠道处的水流方向是逐渐变化的,从而产生惯性离心力,进而产生大量微涡旋,提高了絮凝效率 。