[发明专利]水力碎浆机内酒糟-废水两相流动特性模拟方法及系统

说明书

本发明公开了一种水力碎浆机酒糟‑废水两相流动特性模拟方法及系统，涉及酒糟分离处置技术领域。具体步骤包括如下：构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子；基于所述几何模型进行流体域抽取，构建酒糟‑废水流动的计算域；基于所述计算域进行材料属性设置，对所述流体域附加转子的转速，并将所述壳体设为绝对静止壁面，所述转子设为相对静止壁面；对所述流体域进行特征初始化，并进行瞬态计算或稳态计算，得到水力碎浆机内酒糟‑废水两相流动特性。本发明可以准确地模拟低浓度水力碎浆机内酒糟‑废水两相流动特性，包括速度场、压力、固相体积分数和运动迹线等，计算量小，稳定性高。

技术领域

本发明涉及酒糟分离处置技术领域，更具体的说是涉及一种水力碎浆机酒糟-废水两相流动特性模拟方法及系统。

背景技术

白酒生产过程中会产生大量湿酒糟，白酒糟可以通过酒糟及高浓度废水的厌氧发酵产生沼气作为能源来利用。不仅可以解决酒糟的环境污染问题，实现二次能源的转换，经发酵后产生的沼液、沼渣还可以用作农田肥料还田利用。酒糟厌氧发酵是当前处理酒糟的有效手段，但是由于酒糟组分结构特殊，在酒糟中存在约50％的稻壳成分(干基)，这些稻壳在发酵过程中无法被微生物降解，增加了发酵罐内沉积与结浮渣的风险，也加大了后端固液分离系统的运行负担，严重影响发酵的稳定运行。

为了解决该问题，目前提出了一种酒糟分离技术，先采用水力碎浆机将稻壳和有机质分离，然后单独处理稻壳和有机质，目前该技术正处于研发过程中，其中的关键技术问题之一在于水力碎浆机内的稻壳、有机质和废水的混合流动规律。稻壳、有机质的密度、粘度相差较大，和废水的混合属于两相流动。水力碎浆机包括转子和壳体，转子在高转速下对稻壳、有机质进行破碎和分离，同时与废水进行混合。因此这属于复杂几何下的两相流动的旋转机械问题，目前缺乏可靠、快捷的流动特性模拟方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水力碎浆机酒糟-废水两相流动特性模拟方法及系统，以解决背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种水力碎浆机酒糟-废水两相流动特性模拟方法，具体步骤包括如下：

构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子；

基于所述几何模型进行流体域抽取，构建酒糟-废水流动的计算域；

基于所述计算域进行材料属性设置，对所述流体域附加转子的转速，并将所述壳体设为绝对静止壁面，所述转子设为相对静止壁面；

对所述流体域进行特征初始化，并进行瞬态计算和稳态计算，得到水力碎浆机内酒糟-废水两相流动特性。

可选的，所述计算域分为三层，从上到下依次为空气层、酒糟层和废水层。

可选的，将酒糟分为稻壳和粮渣，废水作为流动的主流体，稻壳和粮渣作为次流体。

可选的，根据水力碎浆机间歇式工作原理，对所述流体域进行特征初始化，酒糟的初始条件为在所述废水层的上层，与废水分离。

可选的，所述转子的转速根据电机的极数或额定转速进行修改；如果水力碎浆机的壳体为回转体，则直接采用单参考系法对所述流体域附加转速；如果所述壳体内含有挡板，则采用动网格方法附加转速。

可选的，材料属性包括密度参数、粘度参数。

另一方面，提供一种水力碎浆机酒糟-废水两相流动特性模拟系统，包括机器模型建立模块、计算域模型建立模块、参数设置模块、数据处理模块；其中，

所述机器模型建立模块，用于构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子部分；

所述计算域模型建立模块，用于基于所述几何模型进行流体域抽取，构建酒糟-废水流动的计算域；