基于CFD的厭氧發(fā)酵攪拌技術(shù)研究開題報告

基于CFD的厭氧發(fā)酵攪拌技術(shù)研究開題報告一、研究背景和意義隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題日益引發(fā)人們的關(guān)注。厭氧發(fā)酵作為一種環(huán)保、高效、低成本的廢棄物處理技術(shù)，逐漸得到了廣泛應(yīng)用。然而，厭氧發(fā)酵過程中混合物的均勻性對發(fā)酵效果和產(chǎn)物質(zhì)量具有重要影響。因此，設(shè)計符合厭氧發(fā)酵過程需要的攪拌設(shè)備和方案，具有重要的理論和實際意義。目前，機械攪拌、氣力攪拌等方式廣泛應(yīng)用于厭氧發(fā)酵過程中的混合，但是設(shè)計一個合適的攪拌設(shè)備和方案并不簡單。采用計算流體動力學(xué)（CFD）技術(shù)模擬混合體系運動非常適合分析和優(yōu)化混合狀況。因此，本研究擬采用CFD技術(shù)，結(jié)合實驗研究，探究厭氧發(fā)酵攪拌技術(shù)，旨在提高厭氧發(fā)酵過程的穩(wěn)定性、效率和產(chǎn)物質(zhì)量，為環(huán)保事業(yè)提供有力支撐和保障。二、研究內(nèi)容與方法本研究將采用數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究厭氧發(fā)酵過程中的攪拌技術(shù)。具體研究內(nèi)容包括：1.厭氧反應(yīng)器中混合物流動特性的數(shù)值模擬；2.不同攪拌設(shè)備和方案對厭氧發(fā)酵過程性能的影響；3.基于實驗和數(shù)值模擬結(jié)果，設(shè)計優(yōu)化的厭氧發(fā)酵攪拌設(shè)備和方案。其中，數(shù)值模擬將采用CFD軟件，建立適合厭氧反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型，通過模擬厭氧反應(yīng)器中混合物的運動狀態(tài)，分析并比較不同攪拌設(shè)備和方案對反應(yīng)器內(nèi)部混合程度的影響。實驗方面，利用厭氧發(fā)酵試驗裝置開展實驗，對不同的攪拌設(shè)備和方案進行實驗驗證。通過對實驗結(jié)果的分析和對比，進一步確定合適的攪拌設(shè)備和方案。三、預(yù)期成果和創(chuàng)新點本研究將通過數(shù)值模擬和實驗研究，系統(tǒng)探究厭氧發(fā)酵過程中的攪拌技術(shù)，并設(shè)計出優(yōu)化的攪拌設(shè)備和方案，預(yù)期達到如下成果：1.系統(tǒng)掌握厭氧反應(yīng)器攪拌過程的物理規(guī)律，揭示容器內(nèi)混合物的流動狀態(tài)，提高厭氧反應(yīng)器的混合效率；2.分析并比較不同的攪拌設(shè)備和方案，為設(shè)計和選擇合適的攪拌設(shè)備提供依據(jù)；3.設(shè)計優(yōu)化的厭氧發(fā)酵攪拌設(shè)備和方案，提高厭氧發(fā)酵過程的效率和穩(wěn)定性；4.為環(huán)保領(lǐng)域提供創(chuàng)新的技術(shù)支撐和保障，具有重要的社會和經(jīng)濟意義。四、研究進度安排本研究計劃于2022年2月開始，預(yù)計研究時間為18個月。研究進度安排如下表：|時間|工作任務(wù)||----------------------|-------------------------------------------------------||2022年2月-2022年5月|研究文獻調(diào)研，確定研究方向與方法||2022年6月-2022年9月|創(chuàng)建數(shù)值模擬模型，進行計算與驗證，設(shè)計實驗方案||2022年10月-2023年3月|進行厭氧反應(yīng)器實驗，采集數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果||2023年4月-2023年6月|綜合分析模擬與實驗結(jié)果，設(shè)計優(yōu)化的厭氧發(fā)酵攪拌設(shè)備和方案||2023年7月-2023年8月|編寫論文，完成畢業(yè)論文答辯準備||2023年9月-2023年9月底|完成論文排版，準備論文答辯|五、預(yù)期經(jīng)費使用計劃本研究所需經(jīng)費200000元人民幣，具體使用計劃如下：|費用項目|經(jīng)費預(yù)算（元）||----------|--------------||科研材料費|80000||實驗設(shè)備費|50000||