曝气池清水曝气气泡云团形态特征

作     者：朱雅琴 张法星 许唯临 ZHU Yaqin;ZHANG Faxing;XU Weilin

作者机构：四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2018年第50卷第1期

页      面：79-84页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51679157) 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401705) 

主　　题：曝气池 气泡云团 轴线长度 扩散特性 

摘      要：目前各种曝气池运行时曝气产生的气泡云团形态差别很大,气泡群时空分布不均,导致氧转移效率在曝气池中的分布存在差异,能耗高。为了弄清楚盘式曝气气泡云团的形态特征及其时空分布,利用高速摄像技术和摄影测量技术,对室内清水曝气实验模型中的气泡云团轴线长度、径向尺度和形态演化进行了观测。结果表明:实验范围内气泡云团轴线形状与水流流速分布曲线形状基本类似,气泡群轴线长度与水深之比介于1.03~1.30之间。曝气量由0.25 m3/h增大到2.0 m3/h时,气泡云团轴线长度和气泡的驻留时间先增大后减小。随着曝气量增大,气泡云团形状变得不规则,且随时间变化越频繁。多个曝气盘曝气时,上游的气泡云团会影响下游气泡云团的形态。在流向和展向上,气泡云团宽度基本相同;在水深方向上,由曝气盘向水面沿程增大,0.5 0、0.8 0处气泡云团平均宽度明显大于0.2 0处的宽度。不同水深处,气泡云团的宽度随时间随机变化;0.8 0处气泡云团宽度随时间的变化最剧烈。气泡群的平均宽度随曝气量增大而增加,曝气量为0.25、1.0、2.0 m3/h时,气泡云团的平均宽度分别为曝气盘直径的1.00~1.50倍、1.60~2.50倍和1.75~3.50倍。盘式曝气形成的气泡云团在水中可被划分为3个区域:底部的调整区、近自由面区和中部的紊动扩散区,不同区域内的气泡的受力和运动特性不同。气泡云团分区为气泡受力和运动的建模计算提供了依据。