藻源膜污染过程中滤饼层流态特性的数值模拟

李慧琳; 李昕; 张艳; 孙煜; 纪毅

doi:10.19720/j.cnki.issn.1005-9369.2025.06.014

东北农业大学学报 ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (06) : 146 -156. DOI: 10.19720/j.cnki.issn.1005-9369.2025.06.014

藻源膜污染过程中滤饼层流态特性的数值模拟

李慧琳, 李昕, 张艳, 孙煜, 纪毅

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摘要

超滤膜处理高藻水过程中，膜表面滤饼层的形成与流态特性直接影响膜污染程度与分离效率。为探究滤饼层结构演变对表面流态的影响，研究基于COMSOL Multiphysics^?平台构建多孔介质-自由流耦合模型，结合Navier-Stokes-Brinkman方程，分析不同藻源污染物粒径与滤饼层结构下的流体流速分布及剪切、拉伸应变速率变化规律。结果表明：增大污染物粒径可显著降低滤饼层阻力，促使流体流速提高、应变速率降低，缓解膜污染；增加滤饼层厚度可使流体流速降低、应变速率增加，加剧污染物积累。应变速率空间分布特征表明，污染物在孔隙边缘易滞留，中心区域更易进入膜孔。