Разработка новой конструкции тонкослойного модуля в программе конечно-элементного анализа ansys cfx

Разработка новой конструкции тонкослойного модуля в программе конечно-элементного анализа ansys cfx

Для оценки эффективности работы существующей конструкции тонкослойного модуля «Argel LS» была построена компьютерная модель тонкослойного отстойника в программном пакете конечно-элементного анализа ANSYS CFX. Эффект очистки конструкции был ниже заявленного фирмой. В следствии чего были предложены и смоделированы конструктивные изменения, которые позволили улучшить показатели работы установки.

Авторы публикации

Рубрика

Технические науки

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 14 (16), июнь ‘21

Поделиться

Шаг за шагом человек все глубже входит в эпоху автоматизации, пришло время внедрения современных технологий и в гидротехнические специальности [1-4]. Одним из таких продвижений можно считать разработку новой конструкции тонкослойного модуля в пакете конечно-элементного анализа ANSYS CFX, рассмотренного на основе тонкослойного отстойника модели Argel LS компании Argel [5] для очистки ливневых вод.

Установка Argel LS [5] состоит из приемной камеры, куда поступает сток, проточной зоны, где установлена система тонкослойных элементов и отводной камеры (переливной карман).

Компания Argel заявляет, что при правильном использовании установки по назначению, эффективность удаления взвешенных веществ составляет 96% [5]. Для проверки эффективности тонкослойного модуля была создана ее гидродинамическая модель [6], чтобы выявить какая часть работы установки приходится на систему тонкослойных элементов.

В результате исследования выяснилось, что в упрощенной модели тонкослойного отстойника, созданной для оценки работы системы тонкослойных элементов, эффективность конструкции составляет 70%. Из этого следует, что оставшиеся 26% приходятся на работу приемной и отводной камер установки.

Необходимо учесть, что в представленной модели присутствуют условные конструкции приемной и отводной камер установки, на которые приходится часть полученной эффективности.

Графические результаты расчета приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Векторное поле движения потока в тонкослойном модуле

Повысить эффективность очистки конструкции тонкослойного модуля можно путем изменения формы его пластин, а именно созданием П-образных полок для отвода взвешенных частиц под углом, также дополнением конструкции тонкослойного отстойника является устройство приёмного канала, в который поступает взвесь и отводится в отстойную часть. На рисунке 2 представлена конструкция нового тонкослойного модуля, а на рисунке 3 модифицированное сооружение с модулем.

Рисунок 2. Новая конструкция тонкослойного модуля

Новая конструкция тонкослойных пластин должна увеличить осаждаемость частиц в пространстве яруса модуля и отведения в отстойную часть.

Рисунок 3. Отстойник с модифицированным тонкослойным модулем

Чтобы проверить предлагаемые решения было проведено моделирование [6] модифицированного тонкослойного модуля установки Argel LS, результаты которого представлены на рисунке 4.

Рисунок 4. Структура потока в новом тонкослойном модуле

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что внесенные конструктивные изменения позволили улучшить процесс осаждения в данной конструкции [7].

Благодаря новой конструкции тонкослойного модуля отводится большее количество взвешенных частиц, увеличивается скорость и качество осветления стока. Процент объемной доли взвешенных веществ на выходе из сооружения уменьшился на 10%, то есть эта модификация привела к повышению эффективности очистки, которая составила 80%.

Вывод. Компьютерное моделирование позволяет еще на этапе проектирования создать условия близкие к реальным, как при эксплуатации сооружения, и спрогнозировать эффективность работы конструкции. Разработанная модификация увеличила эффективность модели на 10%, что доказывает актуальность применения программного обеспечения, направленного на проверку показателей конструкций до создания прототипа.

Список литературы

  1. URL: https://www.vo-da.ru/argel/l
  2. Стрелков А.К., Теплых С.Ю., Горшкалев П.А. Влияние хозяйственной деятельности на качественный состав поверхностных водотоков // Водоснабжение и санитарная техника: ВСТ. 2014. № 8. С. 21-25.
  3. Степанов С.В., Стрелков А.К., Сташок Ю.Е., Патаки А. Реконструкция сооружений биохимической чистки НПЗ // Материалы конференции, посвящённой памяти академика РАН и РААСН С.В. Яковлева. СПб., 2010. С. 45-48.
  4. Климухин И.В. Опыт использования ячеистых тонкослойных модулей при реконструкции очистных сооружений канализации г. Ростова-на-Дону // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН С.В. Яковлева. М.: МГАХиС, 2009. С. 85-88.
  5. Кичигин В.И. Моделирование процессов очистки воды: Учебное пособие. М.: Изд-во АСВ, 2003. 230 с.
  6. URL: http://ansys.tmm-sapr.org/2012/12/meshingapplication-2-ansys-meshing.html
  7. Баринов А.М. Моделирование гидродинамики тонкослойного отстойника (на примере установки «Ключ П-40») // Научное обозрение. 2014. №7–3. С.880–883.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 6 дней до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary