氧化沟工艺具有出水优良、抗冲击负荷能力强、运行管理简单等优点,在我国城市污水处理系统中得到了广泛的应用。氧化沟工艺存在的主要问题是容易产生污泥沉积、运行能耗有待进一步降低,这两个问题与氧化沟内流场的分布是密切相关的,因此,对氧化沟内流场分布的研究十分必要。运用数值模拟方法对流场进行分析,既能节省大量经济成本,又可以模拟实际工程中无法实现的工艺情况,不仅在理论设计上具有重大的参考意义,而且在实际应用中有很大的指导意义。本文中利用滑移壁面模型和风扇模型,采用FLUENT软件分别实现了对氧化沟内动力来源——曝气转碟和水下推进器的模拟,最终实现对氧化沟内混合液流场分布的模拟。滑移壁面模型将转碟简化为无厚度的圆盘,通过定义碟片的运动类型、运动速度、转轴起点、转轴方向、粗糙常数、粗糙高度等参数,实现曝气转碟对氧化沟内混合液的推动作用。未知参数中最关键的参数就是转碟的碟片粗糙高度,分别选择0.010m、0.015m、0.020m三个值代入模拟,并与平顶山污水厂氧化沟内混合液实测流速进行对比,确定的最佳的碟片粗糙高度为0.020m。风扇模型将水下推进器盘面简化为一个无限薄的面,压强经过这个面时出现一个跃升值,使得盘面前后产生一定的压力差,产生轴向推力,使混合液获得轴向速度。压强跃升值可以根据水下推进器电机功率PM、水下推进器盘面直径A0、均匀来流速度VA和氧化沟内混合液密度ρ计算得出。风扇模型通过定义水下推进器盘面的反向方向、区域平均方向、压强跃升值等参数,实现水下推进器对氧化沟内混合液的推动作用。分别模拟了只开启六台曝气转碟、只开启六台水下推进器、六台曝气转碟和六台水下推进器同时开启三种工况下平顶山污水厂氧化沟内混合液的流场分布。模拟数据与实测数据进行对比,两者的流场分布趋势吻合良好,但部分位置模拟流速比实测流速偏小。这与本文中确定转碟碟片壁面粗糙度时是采用带入检验法有一定的关系,如果能找出壁面粗糙度的理论计算方法,将能减小这一误差。对不同工况下的模拟数据进行了分析,发现曝气转碟除了能起到导入溶解氧的作用外,其对混合液的推流作用也是不能忽略的。水下推进器对局部混合液的推流作用非常明显,其推流作用优于曝气转碟。曝气转碟后导流板的存在,不仅有利于曝气转碟的推流功率得到更合理的利用,也在一定程度上提高水下推进器的推流效果。另外,本文利用组分模型实现了对溶解氧输运的模拟。为了简化模型,本实验中氧化沟溶解氧输运的模拟只选取一个典型直沟段进行模拟,这一典型直沟段包括好氧区和缺氧区两部分,最终给出了溶解氧在氧化沟中传播过程的简单示意。溶解氧的模拟工作还有待进一步深入研究。