工业废水处理有很多途径,其中有一种高效洁净的超声波法。但用超声波法在声化学反应器中进行水处理容易产生驻波,废水中所存在的有机污染物得不到较好处理,超声降解在不同形状反应器内产生的效果有差异。本文以流体动力学方程为依据推导不同形状反应器内的声场方程,仿真模拟超声波在不同形状反应器内的声场分布,实验操作超声波对不同形状反应器内的水样降解情况,从而用此方法改良声场分布,提高降解效率。研究如下:(1)从声波传播基本方程出发,结合流体动力学相关知识,考虑传热和黏度影响,推导超声波在不同形状反应器内液体中传播的非线性方程。结合相应的初始条件和边界条件,推导超声波在不同形状反应器内液体中传播的无量纲方程。对无量纲方程进行频域展开,推导超声波在不同形状反应器中传播的声场方程,通过计算分析讨论不同形状反应器内的声场分布。结果表明,声场分布和反应器形状有关,且相同条件下,锥形反应器内声压值大。(2)仿真模拟不同形状反应器声传输现象。烧杯和锥形瓶反应器中无涡流作用时,烧杯反应器内声压无变化,锥形瓶反应器内声压有所增大。同一时间下,锥形瓶反应器内声波发生变化,且锥形瓶反应器内声压值比烧杯反应器内大。烧杯和锥形瓶反应器中有涡流作用时,烧杯反应器内声波稍微变化,锥形瓶反应器内声波明显变化且反应器内声压增大。同一时间下,锥形瓶反应器内声波一直在变化,声压值也比烧杯反应器内大。无论是否有涡流作用,锥形瓶内声波变化非常大,声压值也高。(3)实验探究不同形状反应器内模拟水样降解情况。烧杯和锥形瓶反应器中无搅拌时,反应器内的亚甲基蓝都有所降解,锥形瓶内降解效果更好。同一时间下,锥形瓶内降解偏好。烧杯和锥形瓶反应器中有搅拌时,反应器内亚甲基蓝的降解率都大幅提高,锥形瓶内降解程度加剧。相同时间下,锥形瓶内降解更彻底,效果偏优。无论烧杯反应器和锥形瓶反应器中是否有搅拌,锥形瓶内的水样降解都比烧杯内的优良。通过探索超声波在不同形状反应器内的传输情况,模拟发现可变更反应器形状改善声场分布,实验求证形状的改变与处理成效的确相关。因此,不妨改良反应器外形,以便提高降解效率。