考虑电离作用的淤泥异向絮凝三维数值模拟

鉴于试验观察淤泥絮凝结构的技术难度,本文尝试以布朗动力学为基础,采用蒙特卡洛方法动态模拟电离作用下颗粒成长为絮团的过程.为结合实际情况,泥沙颗粒初始位置由颗粒粒径和淤泥密度决定,颗粒初始速度按照相应条件下高斯随机分布给定.边界条件用和实际符合较好的循环边界.在模拟数据分析的基础上,讨论并比较了颗粒粒径和淤泥密度对絮凝时间以及絮团开放程度的影响.另一方面,讨论了电离作用后颗粒电荷量对絮团生长的影响.解释了泥沙颗粒表面电荷密度变化对絮凝过程和絮团结构的影响,模拟结果和实际情况较为一致.     

三维空间下非均匀泥沙絮团分形维数计算方法比较

运用有限扩散凝聚模型对絮凝体的成长过程进行了三维模拟。在三维空间下,分别运用密度函数法、球体的回转半径法、沉降法推导了均匀沙、非均匀沙絮凝体分形维数的计算方法,建立模型计算并比较了各分形维数方法的计算值。结果表明:三种方法计算得出的分形维数均为1.75~2.19,回转半径法得到的分形维数略大于密度函数法和沉降法;均匀沙、非均匀沙维数均随颗粒数的增加而降低;非均匀沙絮团的分形维数略大于均匀沙絮团维数值。研究结果对黄河等高浊度细颗粒含沙水流的治理与处理具有一定的理论和实际应用价值。