近几十年来,水污染问题日益凸显,随着严格的水质控制和限制污染物规定的推出,水净化和废水处理研究领域蓬勃发展,其中水力空化技术已成功应用于难降解污染物的降解。为研究水力空化技术对难降解有机物的处理效果,并探讨不同空化发生装置的结构参数对降解效果的影响,本文针对一种孔板和文丘里管组合的空化发生装置进行了数值和实验研究。主要研究内容及结论如下:(1)建立了孔板文丘里管空化发生装置内部空化流动的数值计算方法。通过网格验证提出计算所需的最佳网格数量;将实验中变化的出入口边界条件以函数的形式输入仿真软件,并通过对比数值和实验结果,验证了数值方法的准确性。(2)建立了基于代理模型的孔板内文丘里管几何形状数值优化方法。将优化方法分为以下步骤进行:建立问题、试验点设计、计算真实值、选择代理模型近似方法、代理模型拟合误差评价、敏感性分析、目标变量优化、试验验证并选取最优值,并对整个优化流程及各中间步骤做出了详细地说明。(3)采用优化方法得到了具有最佳水处理效果孔板空化发生器的最优解集。从两次优化得到的最优解集中选取了3个较优点,较优点1代表空化区域最大而流量小的孔板,较优点2代表空化区域和流量均较大的孔板,较优点3代表空化区域小但流量最大的孔板。通过数值计算发现,3个较优点水处理性能均优于原始孔板,但从数值结果无法直接选出最优孔板,需要用实验的方法进一步对比数值优化结果。(4)结合实验的方法选出了水处理效果最佳的孔板空化发生器几何形状。将数值优化选出3个较优点及原始孔板分别进行亚甲基蓝降解实验研究,结果表明,针对该孔板文丘里管空化发生装置,单独使用水力空化降解亚甲基蓝的效果不佳;降解时间大于60min后,亚甲基蓝降解量趋于稳定。从降解量来看,前60min内降解量最大的为较优点2,较优点1单次工作循环降解量高但由于流量过小导致总体降解量远不如另外两个较优点,较优点3流量单次循环降解量小而不如较优点2;从能量利用率来看,较优点1能利用率最高,其次为较优点2。综上所述,较优点2对应的孔板空化发生器可作为本文优化的最优解。