[发明专利]一种给水管道微生物反应模拟装置及其设计方法

权利要求书

1.一种给水管道微生物反应模拟装置，其特征在于，包括矩形管，所述矩形管的两端分别连接有进水管和出水管，所述进水管上设置有加压水泵和阀组；

矩形管中部上壁处设置有多个与其内部连通的凹槽，每个所述凹槽内均设置有一块可拆卸且用于附着微生物群落的玻片。

2.根据权利要求1所述的给水管道微生物反应模拟装置，其特征在于，所述矩形管的尺寸为15000×40×30mm。

3.根据权利要求2所述的给水管道微生物反应模拟装置，其特征在于，所述玻片的数量为4块，4块玻片间隔均匀设置在所述矩形管长度方向的0.4m～1.2m上管壁位置。

4.根据权利要求3所述的给水管道微生物反应模拟装置，其特征在于，每块所述玻片的内侧端面均与所述矩形管的顶部内壁平齐。

5.根据权利要求3所述的给水管道微生物反应模拟装置，其特征在于，每块所述玻片的尺寸为760×260×1mm，每块玻片的上表面均设置有多根连接螺钉，每块玻片均通过根连接螺钉与所述矩形管固定连接。

6.根据权利要求3所述的给水管道微生物反应模拟装置，其特征在于，用于模拟DN40圆管中微生物群落的生长，所述进水管中水流速度为0.6m/s。

7.一种根据权利要求1～6任一所述的给水管道微生物反应模拟装置的设计方法，其特征在于，包括：

步骤1：选取实际给水管段并确定实际给水管段的尺寸和流速；

步骤2：通过建模软件根据实际给水管段的尺寸和流速参数建立实际给水管CFD模型；

步骤3：根据实际给水管CFD模型确定实际给水管内影响微生物群落的水力条件；

步骤4：通过建模软件建立矩形管CFD模型，根据矩形管CFD模型并确定其影响微生物群落的初始水力条件：

步骤5：对比实际给水管内影响微生物群落的水力条件与矩形管CFD模型影响微生物群落的初始水力条件是否一致，如对比结果一致，则进入步骤6，否则进入步骤7；

步骤6：得到能够模拟实际给水管内水力条件的矩形管，并将进水管和出水管设置在矩形管两端以及将玻片安装在矩形管上，得到能够模拟实际给水管内水力条件的微生物反应模拟装置；

步骤7：通过建模软件改变矩形管CFD模型的尺寸、形状和流动状态参数，并确定改变后的矩形管CFD模型影响微生物群落的水力条件，将改变的矩形管CFD模型影响微生物群落的水力条件替换为微生物反应模拟装置影响微生物群落的初始水力条件，进入步骤6。

8.根据权利要求7所述的给水管道微生物反应模拟装置的设计方法，其特征在于，所述步骤3、步骤4和步骤7中的建模软件均为Fluent18.0，在建模过程中，对实际给水管CFD模型、矩形管CFD模型和改变后的矩形管CFD模型进行网格划分，且网格划分的数量为15万～37万，网格的最小正交质量数值范围为0～1，网格的最大长宽比数值范围≥1。