基于CFD和RSM的全效膜元件进水流道优化研究

作者：林炜琛; 邵瑞朋; 王乔; 雷晶; 王小^*; 黄霞^*

来源：膜科学与技术, 2020, 40(06): 88-95.

DOI：10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2020.06.013

• 反渗透
• 卷式膜元件
• 进水流道
• 计算流体力学
• 响应曲面法

采用计算流体力学(CFD)与响应曲面法(RSM)耦合的方法,对比了全效膜流道与传统进水流道在水力学性能上的差异,探究了进水流道几何参数和进口流量对水力学性能的影响,并基于多目标遗传算法模型实现了优化.结果表明,CFD模拟能够很好地模拟和预测流道内的水力学行为.在操作条件相同的情况下,全效膜流道虽然相比传统进水流道的进出口压降差提高了32%,流场均匀性下降了37%,但平均流速提高了79%,壁面剪切力提高了93%,有效减小了浓差极化效应和膜污染速率.流道进口开度的增加能有效增强流场的均匀性并降低进出口压降差,但也会引起流道内平均流速和回收率的下降.优化结果表明,增加流道进口开度的同时适当提高进口流速可以有效提高全效膜流道的水力学性能.在实际应用中,可以根据优化目标计算并选取合适的优化方案.

• 单位
  清华大学; 深圳安吉尔饮水产业集团有限公司; 环境模拟与污染控制国家重点实验室