建模与仿真-环境工程仿真与控制.ppt

1
环境工程仿真与控制
第一章建模与仿真
2
第一章建模与仿真
守恒定律(一进一出一反应)
单位时间单位体积系统内物质(或其它量)的积累量,等于进入该系统的物质减去离开该系统的物质,加上(或减去)系统内的该物质反应生成量或消失量。
其它量包含:COD、电荷、能量、动量等
简单系统建模
以物质数量模型为例
3
第一章建模与仿真
守恒定律(一进一出一反应)
简单系统建模
式中:
V ——反应器体积;
ρj ——组分j 的质量浓度;
qv,in、qv,out ——分别是流入或流出 V的液体流量;
ρj,in、ρj,out ——分别是组分j在进水和出水中的浓度;
rj,n ——第n个反应中组分j 生成或消失时浓度变化的速率。
4
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
液槽水量模型
带溢流堰液槽液位模型
调节池水质模型
曝气池溶解氧浓度模型
污泥耗氧速率模型
污泥生长及氮的消耗模型
异养菌好氧生长与有机碳消耗模型
简单系统建模
5
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
液槽水量模型(无反应)
m in m out
式中:
m in ——进水流量,kg/s;
m out ——出水流量,kg/s;
M ——储水量,kg。
储水量不变时
(稳态)
简单系统建模
6
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
液槽水量模型(无反应)
进水流量阶跃上升
出水流量同步阶跃上升
简单系统建模
7
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
(仅考虑水量)
从溢流堰流出的水量计算公式为(Francis 堰):
式中:
——流体密度;
n ——溢流堰数量;
L ——溢流堰长度;
h ——溢流堰上方液面高度;
A ——液槽面积;
H ——溢流堰高度。
简单系统建模
8
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
(仅考虑水量)
进水流量阶跃上升
出水流量非同步上升
简单系统建模
9
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
(考虑浓度稀释)
qV,in , Sin qV,out , Sout
V,S
式中:
Sin ——进水基质浓度;
Sout ——出水基质浓度。
简单系统建模
10
第一章建模与仿真
简单系统建模举例
(考虑浓度稀释)
进水基质浓度阶跃下降
出水基质浓度非同步阶跃下跌
简单系统建模