CN117592171A - 一种布水数据计算方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种布水数据计算方法、装置及电子设备，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个网格的流场信息，根据上一计算周期内计算得到的运动颗粒在当前计算周期内的目标运动位置，调整运动颗粒的位置为目标运动位置，在生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，计算各个出水位置的流量，若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个出水位置的流量，统计各个出水位置的出水总流量，以及根据各个出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个出水位置的水流区域，以基于各个出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析，确定布水效果。
Description
技术领域
本发明涉及生物反应池的布水设计领域，更具体的说，涉及一种布水数据计算方法、装置及电子设备。
背景技术
水污染作为污染中的重要方面，污水处理率较低，大量生活和粪便污水的排放给生态环境造成很大的影响，采用HBR（high compound biological reactor，高效复合生物反应池）生物反应池进行水资源的净化处理是一种经济实惠、高效的处理方法。
HBR生物反应池是一种纯膜工艺，有多个反应池组成，其中，缺氧池、好氧池运行时采用固定床模式，进水由下进入反应池，随后通过填料层，再从出水筛网流出至下一级。
HBR生物反应池中的布水系统一般采用横向布水管在池底中布水，目前针对布水系统多为经验设计，未对布水效果进行深入研究。因此，亟需一种确定布水系统的布水效果的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种布水数据计算方法、装置及电子设备，以解决亟需一种确定布水系统的布水效果的方法的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种布水数据计算方法，包括：
在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息；所述流场信息包括速度；所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识；
根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置；
在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，所述新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度；
计算各个所述出水位置的流量；
若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
可选地，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息之前，还包括：
设置生物反应池结构中的入水口的水流参数，以及设置水流时间。
可选地，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，包括：
计算生物反应池结构中的各个网格的密度值；
针对每一所述网格，根据所述网格的密度值，计算所述网格的压力；
计算所述网格的动能；
根据所述动能以及所述密度值，计算所述网格的速度；
将所述网格的压力和速度，作为所述网格的流场信息。
可选地，在根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置之后，还包括：
针对所述运动颗粒，基于目标运动位置所在的网格的速度，计算所述运动颗粒在下一运动周期的目标运动位置。
可选地，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，包括：
确定所述生物反应池结构中，位于各个出水位置处的目标网格；
在所述目标网格中的指定位置处添加新的运动颗粒。
可选地，计算各个所述出水位置的流量，包括：
针对位于所述出水位置处的网格，根据所述网格的速度以及面积，计算所述网格的流量；
将位于所述出水位置处的网格的流量之和，作为所述出水位置的流量。
可选地，确定出满足布水数据统计条件，包括：
确定所述水流时间是否达到；
若是，则确定出满足布水数据统计条件。
可选地，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，包括：
针对各个所述出水位置，对各个所述计算周期内，所述出水位置的流量进行积分计算，得到所述出水位置的出水总流量；
根据索引值为所述出水位置的位置标识的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域。
一种布水数据计算装置，包括：
流场计算模块，用于在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息；所述流场信息包括速度；所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识；
位置调整模块，用于根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置；
颗粒添加模块，用于在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，所述新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度；
流量计算模块，用于计算各个所述出水位置的流量；
布水数据计算模块，用于若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
一种电子设备，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储程序；
处理器调用程序并用于执行上述的布水数据计算方法。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种布水数据计算方法、装置及电子设备，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，计算各个所述出水位置的流量，若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。即通过本发明，能够得到各个出水位置的出水总流量以及水流区域，进而基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析，确定布水效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种布水数据计算方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种生物反应池结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种生物反应池结构的示意图；
图4为本发明实施例提供的再一种生物反应池结构的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种生物反应池结构的布水效果图；
图6为本发明实施例提供的一种流场计算的方法流程图；
图7为本发明实施例提供的另一种布水数据计算方法的方法流程图；
图8为本发明实施例提供的一种布水数据计算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
水污染作为污染中的重要方面，污水处理率较低，大量生活和粪便污水的排放给生态环境造成很大的影响，采用HBR（high compound biological reactor，高效复合生物反应池）生物反应池进行水资源的净化处理是一种经济实惠、高效的处理方法。
HBR生物反应池是一种纯膜工艺，有多个反应池组成，其中，缺氧池、好氧池运行时采用固定床模式，进水由下进入反应池，随后通过填料层，再从出水筛网流出至下一级。
为了使池中的水力流态均匀，HBR生物反应池中的布水系统一般采用横向布水管在池底中布水，目前针对布水系统多为经验设计，不能准确得知反应器布水管设计方案的出水流动范围、出水流量和出水速度，无法评估HBR生物反应池内部的布水情况，因此不能确定生物反应池的布水管的设计方案的好坏。具体表现为：1、在不同进水量（管内流速）的情况下，布水均匀性的无法保证；2、采用不同布水管形式的布水均匀性净化效果不明确；3、最佳布水均匀性下的布水管设计方案不能确定，包括布水管主管内流速，布水孔形式。
即现有技术未对布水效果进行深入研究。因此，需要找到一种方法计算得出HBR生物反应池内部布水情况，布水管出水口的速度、流量及流动范围，从而有助于找到最佳布水方式与更优的HBR生物反应池布水管设计参数，对于水处理领域具有极大的工业应用价值。
在上述内容的基础上，本发明提供了一种布水数据计算方法、装置及电子设备，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，计算各个所述出水位置的流量，若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。即通过本发明，能够得到各个出水位置的出水总流量以及水流区域，进而基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析，确定布水效果。
本发明的一实施例提供了一种布水数据计算方法，参照图1，可以包括：
S11、在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息。
在实际应用中，为了实现对HBR生物反应池的布水效果的分析，需要预先构建生物反应池结构，生物反应池结构的结构可以参照图2，包括布水管道和反应池区域，布水管道上设置有出水位置，出水位置的数量可以是一个，也可以是多个，出水位置的形状可以任意，如为圆形、方形、三角形等。出水位置的间距距离也可以设定，如为等间距，也可以为不等间距。
在实际应用中，可以构建HBR生物反应池模型文件，该模型文件中包括图2所示的生物反应池结构，以图2和图3为例，图3为图2的截面图，出口位置采用圆形出口，且等间距设置。在实际应用中，可以改变生物反应池结构中的出口位置的形状以及间距，以实现不同的生物反应池结构设计，对生物反应池结构不断优化，以达到最佳的布水效果。
图2中的生物反应池结构需要导入到求解器计算程序中，以对其进行布水效果分析，本实施例中的执行主体即为求解器计算程序。
生物反应池结构导入之后，需要设定设置生物反应池结构中的入水口的水流参数，以及设置水流时间。
其中，入水口如为图3中的水流入口，水流参可以如流速信息，如设置为1m/s或0.5m/s，具体可根据实际场景配置，设置流速信息之后，就可以模拟仿真实际HBR生物反应池中的水流流动。
除了设置水流参数之外，还需要设置水流时间，水流时间是指允许水流动的时间，在水流动设置的水流时间之后，进行布水效果分析。
一般在设置水流时间时，会考虑水从入水口流到最后一个出水位置的时间，以保证能够分析到每个出水位置的流量和水流区域，才能根据不同出水位置的流量和水流区域，进行布水效果分析。在实际应用中，水流时间可以如20ms。
则在实际应用中，在设置生物反应池结构中的入水口的水流参数，以及设置水流时间之后，执行步骤S11。
在设置水流时间之后，可以设置计算周期，如一个计算周期为1ms，即在每ms时，进行流场、流速、流量的计算操作，直至在达到水流时间时停止。
在每一计算周期内，为了模拟水的流动，在空间上的位置演化，可以在出水位置处添加运动颗粒，通过运动颗粒的位置变化，来模拟水的流动，进行流体追踪。
在实际应用中，首先需要确定生物反应池结构中的出水位置，具体可以是：
在HBR生物反应池模型文件导入到求解器计算程序中，求解器计算程序会将结构模型文件剖分成网格（具体可参照图2中的网格），然后通过对不同区域，如反应池区域和布水管道这两个的网格连接位置进行标记，标记的区域对应不同的连接位置，每一连接位置即为一个出水位置。标记的区域在空间中为孤立的一个一个几何区域，通过将孤立的每一个区域进行搜索，便能找到这些区域，将每一个区域进行标号，便能确定每一个出水位置的索引，即位置标识，如数字，具体可以参照图4，共有八个出水位置，位置标识分别为1-8，用于后期区分每一个出水位置的水流情况。
在确定出水位置之后，出水位置可能包括多个网格，如包括六个网格，在实际应用中，会在这六个网格的中心位置分别添加一运动颗粒，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识，如为六号出水位置添加的运动颗粒的索引值为六。在下一运动周期内，这些运动颗粒会有新的位置，此时在下一周期内，在每一出水位置再次添加运动颗粒，重复此步骤，最终会得到如图5所示的颗粒的分布图。图5中以三个出水位置为例进行举例说明，在实际应用中，出水位置的数量可根据实际场景设定。针对某一出水位置，索引值为该出水位置的位置标识的运动颗粒分布的区域，即为该出水位置的水流区域。以出水位置为例，索引值为3的运动颗粒的分布区域，即为出水位置3的水流区域。
由上可知，在除了第一个计算周期内的其他计算周期中，所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识。
若是在第一个计算周期内，在出水位置处添加运动颗粒之前，生物反应池结构中不存在运动颗粒。
在每一计算周期内，包括第一个计算周期或者是以后的每一计算周期，会计算网格的流场信息。
以当前计算周期为例，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，其中，所述流场信息包括速度。
详细来说，参照图6，流场计算的过程可以包括如下步骤：
S21、计算生物反应池结构中的各个网格的密度值。
本实施例中，通过求解格子玻尔兹曼方程更新流动状态，格子玻尔兹曼方程为：
其中，代表每一个网格上某个方向的分布函数，代
表网格上某个方向在下一个时刻的下一个位置的分布函数，代表每一个网格上
某个方向的平衡分布函数。代表每一个网格的位置，代表此时的时刻，代表某个方向的
网格速度，代表时间步长，代表松弛时间。
将每一个网格中所有方向的相加，便能得到这个网格位置的密度信息。
S22、针对每一所述网格，根据所述网格的密度值，计算所述网格的压力。
在实际应用中，密度和压力存在对应关系，基于密度值，即可得到压力大小。
S23、计算所述网格的动能。
具体的，针对每个网格，将乘以该方向的单位向量，然后相加即为这个网
格的动量。
S24、根据所述动能以及所述密度值，计算所述网格的速度。
具体的，步骤S23得到的动能与步骤S21得到的密度值的商，即为速度信息。
S25、将所述网格的压力和速度，作为所述网格的流场信息。
本实施例中，通过求解格子玻尔兹曼方程，得到流体流动过程中，每一网格的速度和压力信息，并记录。
S12、根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置。
具体的，以当前计算周期为例，在上一计算周期内，已知每一运动颗粒的位置和速度，其中，位置即为运动颗粒所在的网格，速度即为运动颗粒所在的网格的速度。
由于计算周期的间隔固定，所以，基于速度和周期的时间间隔，计算一个周期所运动的距离，将运动颗粒当前的位置移动此距离，即为运动颗粒在当前计算周期内的目标运动位置，本实施例中，会将运动颗粒的位置调整为所述目标运动位置，以实现运动颗粒位置的空间演化。
在执行步骤S12之后，针对所述运动颗粒，还可以基于目标运动位置所在的网格的速度，计算所述运动颗粒在下一运动周期的目标运动位置。具体实现过程请参照上述相应说明。
S13、在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒。
具体的，跟上述在出水位置添加运动颗粒的过程类似，首先确定所述生物反应池结构中，位于各个出水位置处的目标网格，然后在所述目标网格中的指定位置（如中心位置）处添加新的运动颗粒。
添加的新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度。
需要说明的是，步骤S12和步骤S13之间没有执行先后顺序，可以顺序执行，也可以并行执行，也可以先执行步骤S13，再执行步骤S12。
S14、计算各个所述出水位置的流量。
本实施例中，在每个计算周期内，记录当前时刻通过每一个出水位置的水流量信息，以任一出水位置进行举例，如6号出水位置，对当前出水位置的每一个网格的流场速度（具体为上述的速度）进行记录，流场速度乘以网格的面积为6号出水位置中某一个网格在这个时刻的流量，对6号出水位置所有的网格进行累加，得到该时刻6号出水位置的流量信息并进行记录。
即计算各个所述出水位置的流量，包括：
针对位于所述出水位置处的网格，根据所述网格的速度以及面积，计算所述网格的流量，将位于所述出水位置处的网格的流量之和，作为所述出水位置的流量。
需要说明的是，在每个计算周期内，可以认为在该计算周期内，流量是相同的，此时在每个计算周期内计算一次出水位置的流量即可。若是为了提高计算精度，可以在每个计算周期内的每个时刻，计算一次出水位置的流量。
S15、若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
在实际应用中，如上所述，在达到水流时间时，进行布水效果分析，则本实施例中，确定所述水流时间是否达到，若是，则确定出满足布水数据统计条件，开始进行布水效果分析。
在进行布水效果分析时，使用两个参数，一个是流量，一个是水流区域。其中，流量是指每个出水位置在水流时间内所流过的所有的水的流量，水流区域是指从出水位置处流出的水的流动区域，由于水的流动区域无法直观统计，所以本实施例中，以从出水位置流出的运动颗粒的分布区域，作为水的流动区域。
针对出水位置的流量，可以使用拉格朗日方法进行计算，具体是针对各个所述出水位置，对各个所述计算周期内，所述出水位置的流量进行积分计算，得到所述出水位置的出水总流量。
具体的，出水位置的出水总流量是V_total，每一时刻的流量是v，V_total = ∫
vdt，积分的上下限分别是终止时间和起始时间，最终的求解公式为：V_total = ∫vdt = ∑
v，v是每一时刻统计出的流量数值，是这一时刻的时间步长。
需要说明的是，为了简化计算，若是每一计算周期内，仅计算一个流量，则可以计算流量与计算周期的时长之积，在求和，即可计算得到出水总流量。
针对水流区域，可以根据索引值为所述出水位置的位置标识的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域。
具体参照图5，图5中，每个出水位置处的那一簇运动颗粒，即为出水位置的水流区域。
在确定运动颗粒的分布区域时，可以使用其所在的网格的位置，以6号出水位置为例，统计索引值为6的运动颗粒所在的网格的位置，即可绘制出运动颗粒的分布区域，该分布区域即为6号出水位置的水流区域。
在实际应用中，各个出水位置的出水总流量越接近，水流区域越相似，说明布水均匀性越好，布水效果好。
本实施例中，计算出各个出水位置的出水总流量之后，可以根据出水总流量是否均衡，即各个出水位置的出水总流量是否相等，相差多少，来调整出水位置的大小或间距。
举例来说，6个出水位置，前5个出水位置的出水总流量均为1L，第6个出水位置的出水总流量均为1.5L，说明第6个出水位置的出水量多，布水均匀性差，可以减少6号出水位置的大小，或者是将第5和第6个的间距调大。
又如，6个出水位置，前5个出水位置的水流区域相近，第6个出水位置的水流区域偏小，说明第6个出水位置的出水不均匀，布水均匀性差，可以增大6号出水位置的大小，或者是将第5和第6个的间距调小。
在对布水结构调整后，再次执行步骤S11-S15，以确定新的布水结构的布水效果，反复重复优化，直至达到最优的布水效果。
需要说明的是，本实施例中，还可以根据水流区域确定净化效果，若是所有的出水位置的水流区域遍布整个生物反应池，则说明净化效果好，若是未遍布整个生物反应池，则说明净化效果待改善。
本实施例中，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，计算各个所述出水位置的流量，若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。即通过本发明，能够得到各个出水位置的出水总流量以及水流区域，进而基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析，确定布水效果。
另外，本发明通过对HBR生物反应池进行建模计算，得到每一种布水方案的计算结果，计算结果包括布水均匀性，布水管的水流量和水速，通过计算结果，有效帮助水处理从业人员分析和优化HBR生物反应池结构。
为了本领域技术人员能够更加清楚了解本方案，现结合图7进行解释说明。
将HBR生物反应池模型文件导入到求解器计算程序中，初始化设定生物反应池中水流入口的流速信息，水流时间信息，对布水系统出水位置进行位置空间标识，确定每一个出水位置的位置标识。
通过格子玻尔兹曼方法进行流场计算，对每一个出水位置的流量、速度进行统计和记录。
在每一个出水位置添加颗粒，如上述的运动颗粒，颗粒的索引号为每一个出水位置的位置标识，将颗粒所在的流场位置的速度添加到颗粒的信息中，颗粒开始进行空间上的位置演化，记录出每一个出水位置的布水情况。
时间达到设定的水流时间之后，统计所有出水位置的流量信息，定量分析每一个出水位置流量是否均匀，判定HBR生物反应池的设计是否合理。
本实施例通过计算机辅助工程技术实现水资源处理领域中对HBR生物反应池结构设计的评估，通过使用格子玻尔兹曼流体计算方法和粒子追踪结合的方法，计算HBR生物反应池布水效果、出水流量等信息计算，完成对生物反应池的评估和优化，使其具有极大的工业应用价值。
在上述布水数据计算方法的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种布水数据计算装置，参照图8，可以包括：
流场计算模块11，用于在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息；所述流场信息包括速度；所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识；
位置调整模块12，用于根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置；
颗粒添加模块13，用于在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，所述新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度；
流量计算模块14，用于计算各个所述出水位置的流量；
布水数据计算模块15，用于若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
进一步，还包括：
数据设置模块，用于设置生物反应池结构中的入水口的水流参数，以及设置水流时间。
进一步，流场计算模块11具体用于：
计算生物反应池结构中的各个网格的密度值，针对每一所述网格，根据所述网格的密度值，计算所述网格的压力，计算所述网格的动能，根据所述动能以及所述密度值，计算所述网格的速度，将所述网格的压力和速度，作为所述网格的流场信息。
进一步，还包括：
位置计算模块，用于针对所述运动颗粒，基于目标运动位置所在的网格的速度，计算所述运动颗粒在下一运动周期的目标运动位置。
进一步，颗粒添加模块13具体用于：
确定所述生物反应池结构中，位于各个出水位置处的目标网格，在所述目标网格中的指定位置处添加新的运动颗粒。
进一步，流量计算模块14具体用于：
针对位于所述出水位置处的网格，根据所述网格的速度以及面积，计算所述网格的流量，将位于所述出水位置处的网格的流量之和，作为所述出水位置的流量。
进一步，布水数据计算模块15用于确定出满足布水数据统计条件时，具体用于：
确定所述水流时间是否达到，若是，则确定出满足布水数据统计条件。
进一步，布水数据计算模块15包括：
流量计算子模块，用于针对各个所述出水位置，对各个所述计算周期内，所述出水位置的流量进行积分计算，得到所述出水位置的出水总流量；
区域确定子模块，用于根据索引值为所述出水位置的位置标识的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域。
本实施例中，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，计算各个所述出水位置的流量，若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。即通过本发明，能够得到各个出水位置的出水总流量以及水流区域，进而基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析，确定布水效果。
需要说明的是，本实施例中的各个模块和子模块的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。
在上述布水数据计算方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储程序；
处理器调用程序并用于执行布水数据计算方法。
具体的，一种布水数据计算方法，包括：
在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息；所述流场信息包括速度；所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识；
根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置；
在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，所述新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度；
计算各个所述出水位置的流量；
若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
进一步，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息之前，还包括：
设置生物反应池结构中的入水口的水流参数，以及设置水流时间。
进一步，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，包括：
计算生物反应池结构中的各个网格的密度值；
针对每一所述网格，根据所述网格的密度值，计算所述网格的压力；
计算所述网格的动能；
根据所述动能以及所述密度值，计算所述网格的速度；
将所述网格的压力和速度，作为所述网格的流场信息。
进一步，在根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置之后，还包括：
针对所述运动颗粒，基于目标运动位置所在的网格的速度，计算所述运动颗粒在下一运动周期的目标运动位置。
进一步，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，包括：
确定所述生物反应池结构中，位于各个出水位置处的目标网格；
在所述目标网格中的指定位置处添加新的运动颗粒。
进一步，计算各个所述出水位置的流量，包括：
针对位于所述出水位置处的网格，根据所述网格的速度以及面积，计算所述网格的流量；
将位于所述出水位置处的网格的流量之和，作为所述出水位置的流量。
进一步，确定出满足布水数据统计条件，包括：
确定所述水流时间是否达到；
若是，则确定出满足布水数据统计条件。
进一步，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，包括：
针对各个所述出水位置，对各个所述计算周期内，所述出水位置的流量进行积分计算，得到所述出水位置的出水总流量；
根据索引值为所述出水位置的位置标识的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域。
本实施例中，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，计算各个所述出水位置的流量，若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。即通过本发明，能够得到各个出水位置的出水总流量以及水流区域，进而基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析，确定布水效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种布水数据计算方法，其特征在于，包括：
在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息；所述流场信息包括速度；所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识；
根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置；
在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，所述新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度；
计算各个所述出水位置的流量；
若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
2.根据权利要求1所述的布水数据计算方法，其特征在于，在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息之前，还包括：
设置生物反应池结构中的入水口的水流参数，以及设置水流时间。
3.根据权利要求1所述的布水数据计算方法，其特征在于，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息，包括：
计算生物反应池结构中的各个网格的密度值；
针对每一所述网格，根据所述网格的密度值，计算所述网格的压力；
计算所述网格的动能；
根据所述动能以及所述密度值，计算所述网格的速度；
将所述网格的压力和速度，作为所述网格的流场信息。
4.根据权利要求1所述的布水数据计算方法，其特征在于，在根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置之后，还包括：
针对所述运动颗粒，基于目标运动位置所在的网格的速度，计算所述运动颗粒在下一运动周期的目标运动位置。
5.根据权利要求1所述的布水数据计算方法，其特征在于，在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，包括：
确定所述生物反应池结构中，位于各个出水位置处的目标网格；
在所述目标网格中的指定位置处添加新的运动颗粒。
6.根据权利要求1所述的布水数据计算方法，其特征在于，计算各个所述出水位置的流量，包括：
针对位于所述出水位置处的网格，根据所述网格的速度以及面积，计算所述网格的流量；
将位于所述出水位置处的网格的流量之和，作为所述出水位置的流量。
7.根据权利要求2所述的布水数据计算方法，其特征在于，确定出满足布水数据统计条件，包括：
确定所述水流时间是否达到；
若是，则确定出满足布水数据统计条件。
8.根据权利要求1所述的布水数据计算方法，其特征在于，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，包括：
针对各个所述出水位置，对各个所述计算周期内，所述出水位置的流量进行积分计算，得到所述出水位置的出水总流量；
根据索引值为所述出水位置的位置标识的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域。
9.一种布水数据计算装置，其特征在于，包括：
流场计算模块，用于在当前计算周期内，对生物反应池结构中的各个网格进行流场计算，以得到各个所述网格的流场信息；所述流场信息包括速度；所述生物反应池结构中配置有至少一个运动颗粒；所述运动颗粒在所述当前计算周期之前的任一计算周期中，被添加到相应出水位置处，所述运动颗粒的索引值为所述运动颗粒被添加时所在的出水位置的位置标识；
位置调整模块，用于根据上一计算周期内计算得到的所述运动颗粒在所述当前计算周期内的目标运动位置，调整所述运动颗粒的位置为所述目标运动位置；
颗粒添加模块，用于在所述生物反应池结构中的各个出水位置添加新的运动颗粒，所述新的运动颗粒的速度为所述运动颗粒所在的网格的速度；
流量计算模块，用于计算各个所述出水位置的流量；
布水数据计算模块，用于若确定出满足布水数据统计条件，根据各个计算周期内的各个所述出水位置的流量，统计各个所述出水位置的出水总流量，以及根据各个所述出水位置对应的运动颗粒的分布区域，确定各个所述出水位置的水流区域，以基于各个所述出水位置的出水总流量以及水流区域进行布水效果分析。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储程序；
处理器调用程序并用于执行如权利要求1-8任一项所述的布水数据计算方法。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100073322A (ko) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | 한국원자력연구원 | 입자추적법을 이용한 복잡흐름장에서의 오염 물질 이동 수치모사 방법 |
| CN101777084A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-07-14 | 同济大学 | 一种污水处理厂a2/o工艺的优化设计方法 |
| CN103553272A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-02-05 | 孙田力 | 恒水位生物膜污水处理装置 |
| CN108256266A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-07-06 | 北京师范大学 | 一种一维水动力模型和二维水动力模型耦合方法及系统 |
| CN115809491A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-03-17 | 北京适创科技有限公司 | 一种核电领域颗粒物的沉积分析方法及装置 |
| CN116589097A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-08-15 | 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 | 带综合管廊结构布置的生物反应池 |
| CN117078876A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-11-17 | 中国测绘科学研究院 | 一种三维流场模拟方法、系统及电子设备 |
-
2024
- 2024-01-18 CN CN202410073622.0A patent/CN117592171B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100073322A (ko) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | 한국원자력연구원 | 입자추적법을 이용한 복잡흐름장에서의 오염 물질 이동 수치모사 방법 |
| CN101777084A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-07-14 | 同济大学 | 一种污水处理厂a2/o工艺的优化设计方法 |
| CN103553272A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-02-05 | 孙田力 | 恒水位生物膜污水处理装置 |
| CN108256266A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-07-06 | 北京师范大学 | 一种一维水动力模型和二维水动力模型耦合方法及系统 |
| CN115809491A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-03-17 | 北京适创科技有限公司 | 一种核电领域颗粒物的沉积分析方法及装置 |
| CN116589097A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-08-15 | 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 | 带综合管廊结构布置的生物反应池 |
| CN117078876A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-11-17 | 中国测绘科学研究院 | 一种三维流场模拟方法、系统及电子设备 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| C. M. NARAYANAN: "Biological wastewater treatment and bioreactor design: a review", SUSTAINABLE ENVIRONMENT RESEARCH, 11 December 2019 (2019-12-11) * |
| 张云;蔡彬彬;: "生态湿地在污水处理厂尾水深度处理中的应用", 人民长江, no. 10, 28 May 2017 (2017-05-28) * |
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| Publication number | Publication date |
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