砂过滤器砂滤层性能分析

砂过滤器是微灌系统最常用的过滤功能的水处理设备。对砂过滤器过滤性能的研究无疑十分必要，但为了实现滤料的再生，砂滤层的反冲洗也至关重要。

试验研究主要从宏观层面对砂滤层性能进行了分析，而数值模拟方法在大量减少试验工作量的同时，可以得到与试验研究相同的效果，同时更侧重于微观尺度的研究，通过对砂滤层流场的分析，可以得到滤层压力、滤层高度、孔隙率、颗粒速度等参数的分布特性，为砂过滤器研究提供基础理论。

该文将颗粒流理论与Eulerian-Eulerian模型相结合，建立了砂滤层反冲洗数学模型。采用流体模拟软件Fluent14.5，对滤层反冲洗过程砂粒的运动速度进行动态模拟，并开展了室内模型试验，然后将模拟结果与试验结果进行对比，结果显示，水的运动速度的模拟误差为9.8%，说明模拟结果可信。

模拟结果表明，滤层达到稳定的流化状态后，砂颗粒会形成一个稳定的环流区，并在环流区中循环往复。形成环流区的原因在于，反冲洗水在上升过程中，受到砂滤层的阻力而改变方向，当水流到达边壁时，又受到边壁的阻力，从而又向上运动并最终到达滤层顶部。

水流在运动过程中，携带砂粒一起运动，当砂粒随水流到达滤层顶部后，水流速度变缓，砂粒在重力作用下开始下降，从而形成砂粒环流区。在这种情况下，滤层反冲洗效果较好，并得到滤层反冲洗流化倍数为1.7。

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