Численное моделирование процесса осветления шахтных вод в горизонтальном отстойнике

Abstract

Горизонтальные отстойники являются одним из важнейших элементов в технологической схеме очистки шахтных вод. Их применение связано с возможностью пропуска достаточно больших объемов сточных вод. При реконструкции или проектировании горизонтальных отстойников возникает ответственная задача по оценке их эффективности. Расчет эффективности отстойника может быть выполнен методом математического рования. Используемые в настоящее время модели и методики не позволяют учесть форму отстойника и различные конструктивные особенности. В данной работе рассмотрено построение численной модели для оценки эффективности горизонтального отстойника модифицированной конструкции. В основу модели положено уравнение движения идеальной жидкости и уравнение массопереноса. Для численного моделирования моделирующих уравнений используются разностные схемы. Численный расчет осуществляется на прямоугольной разностной сетке. Для формирования вида расчетной области и выделения ее особенностей применяется метод маркирования. Модель позволяет рассчитать процесс осветления в отстойнике при использовании компьютеров малой и средней мощности. Время расчета одного варианта задачи составляет несколько секунд. Представляются результаты проведенного вычислительного эксперимента.

Горизонтальні відстійники є одним з найважливіших елементів в технологічній схемі очищення шахтних вод. Їх застосування пов'язане з можливістю пропуску досить великих об'ємів стічних вод. При реконструкції або проектуванні горизонтальних відстійників виникає відповідальне завдання за оцінкою їх ефективності. Розрахунок ефективності відстійника може бути виконаний методом математичного моделювання. Використовувані нині моделі і методики не дозволяють врахувати форму відстійника і різні конструктивні особливості. У цій роботі розглянута побудова чисельної моделі для оцінки ефективності горизонтального відстійника модифікованої конструкції. У основу моделі покладено рівняння руху ідеальної рідини і рівняння масопереносу. Для чисельного моделювання моделюючих рівнянь використовуються різницеві схеми. Чисельний розрахунок здійснюється на прямокутній різницевій сітці. Для формування виду розрахункової області і виділення її особливостей застосовується метод маркування. Модель дозволяє розрахувати процес освітлення у відстійнику при використанні комп'ютерів малої і середньої потужності. Час розрахунку одного варіанту завдання складає декілька секунд. Видаються результати проведеного обчислювального експерименту.

Horizontal settlers are one of the most important elements in technological scheme of the mine water purification. Their use is associated with possibility to pass a sufficiently large volume of wastewater. When remodeling or designing horizontal tanks there is an important task to evaluate their effectiveness. A settler efficiency can be calculated by mathematical modeling. Currently used models and methods do not allow to take into account the settler shape and specific design features. In this paper, we consider construction of a numerical model to evaluate effectiveness of a horizontal settler modified structure. The model is based on equations of ideal fluid motion and mass transfer equation. For numerical simulation the finite difference schemes are used. The numerical calculation is carried out on a rectangular computational grid. Markers are used for formation of a computational domain. The model allows to calculate the clarification process in the settler using computers small and medium power. Calculation time for one variant of the problem is few seconds. Results of a computational experiment are presented.