PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Computational fluid dynamics and water quality modeling

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Obliczeniowa mechanika płynów a modelowanie jakości wody
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Modeling of water quality in distribution systems becomes nowadays a very popular tool applied in the processes of systems design and operation. Usually, according to everyday practice and literature reports, the chlorine propagation is one of the mostly reported subjects of modeling. Meanwhile, literature presents many examples of pollutants originated in polymer pipes’ material seriously deteriorating the quality of water in distribution systems. In this case, the computational fluid dynamics (CFD) may be applied to numerical calculations of simultaneous transport of several organic and non-organic pollutants in drinking water supply systems constructed of metal or polymer pipes. This paper contains the presentation of recognized pollutants migrating to drinking water from plastic pipes, possibilities of CFD application to water quality modeling and basic set of necessary input data as well as range of simulation results. Advantages and disadvantages of CFD as a tool of water quality numerical assessment were also presented.
PL
Modelowanie parametrów jakości wody w systemach dystrybucji jest obecnie stosowane zarówno w procesie projektowania, jak i w eksploatacji sieci wodociągowych. Najczęściej stosowanym w modelowaniu wskaźnikiem jakości wody w sieci jest rozkład chloru. Badania literaturowe wskazują, iż istnieje duża grupa zanieczyszczeń pogarszających jakość wody, a pochodzących z materiału przewodów. W celu numerycznego określenia transportu tych zanieczyszczeń w sieciach wodociągowych wykonanych z różnych materiałów może być zastosowana obliczeniowa dynamika płynów (CFD). W artykule przedstawiono najczęściej identyfikowane w wodzie zanieczyszczenia pochodzące z materiału przewodów wykonanych z tworzyw sztucznych, możliwości zastosowania CFD do modelowania jakości wody oraz niezbędne w tym celu dane wejściowe. Przedstawiono także wady i zalety CFD jako narzędzia do modelowania zmian jakości wody w sieciach.
Rocznik
Strony
467--472
Opis fizyczny
Bibliogr. 35 poz., tab.
Twórcy
  • Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, phone 81 538 41 38
autor
  • Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, phone 81 538 41 38
autor
  • Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, phone 81 538 41 38
Bibliografia
  • [1] Ratnayake N. and Jayatilake I.N.: Study of transport of contaminants in a pipe network using the model Epanet. Water Sci. Technol., 1999, 40(2), 115-120.
  • [2] Musz A., Kowalska B. and Widomski M.K.: Some issues concerning the problems of water quality modeling in distribution systems. Ecol. Chem. Eng. S, 2009, 16(2), 175-184.
  • [3] Hem L.J.: Potential water quality deterioration of drinking water caused by leakage of organic compounds from materials in contact with water. Proceedings, 20th NoDig Conference. Copenhagen 2002.
  • [4] Skjevark I., Due A., Gjerstad K.O. and Herikstad H.: Volatile organic components migrating from plastic pipes (HDPE, PEX and PVC) into drinking water. Water Res., 2003, 37, 1912-1920.
  • [5] Heim T.H. and Dietrich A.M.: Sensory aspects and water quality impacts of chlorinated and chloraminated drinking water in contact with HDPE and cPVC pipe. Water Res., 2007, 41, 757-764.
  • [6] Tamminen S., Ramos H. and Covas D.: Water supply system performance for different pipe materials Part I: Water quality analysis. Water Resource Manage., 2008, 22, 1579-1607.
  • [7] Ferrara G., Bertoldo M., Scoponi M. and Ciardelli F.: Diffusion coefficient and activation energy of Irganox 1010 in poly(propylene-co-ethylene) copolymers. Polymer Degrad. Stability, 2001, 73, 411-416.
  • [8] Al-Malack M.H.: Migration of lead from unplasticized polyvinyl chloride pipes. J. Hazard. Mater., 2001, B82, 263-274.
  • [9] Kwietniewski M.: Rurociągi polietylenowe w wodociągach i kanalizacji. Rozwój rynku w Polsce i na świecie. II Konferencja Techniczna Inżynieria Bezwykopowa. Wydanie specjalne. Ciechocinek 2005, 40-44.
  • [10] Denberg M., Arvin E. and Hassager O.: Modeling of the release of organic compounds from polyethylene pipes to water. J. Water Supply: Research and Technology - AQUA, 2007, 56, 435-443.
  • [11] Brocca D., Arvin E. and Mosbak H.: Identification of organic compounds migrating from polyethylene pipelines into drinking water. Water Res., 2002, 36, 3675-3680.
  • [12] Musz A. and Kowalska B.: Wpływ materiału rurociągów wykonanych z tworzyw sztucznych na jakość wody wodociągowej. Przegląd literatury. [In:] Polska inżynieria środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej, tom 3, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska 2009, 60, 165-178.
  • [13] Islam M.R., Chaudhry M.H. and Clark R.M.: Inverse modeling of chlorine concentration in pipe networks under dynamic conditions. J. Environ. Eng., ASCE, 1997, 123(10), 1033-1044.
  • [14] Al-Omari A.S., Hanif Chaudhry M. and Fellow A.: Unsteady-state inverse chlorine modeling in pipe networks. J. Hydraulic Eng., 2001, 127(8), 669-677.
  • [15] Hallam N.B., West J., Forster C.J. and Spencer I.: The decay of chlorine associated with the pipe wall in distribution systems. Water Res., 2002, 36(14), 3479-3488.
  • [16] Boccelli D.L., Tryby M.E., Uber J.G. and Summers R.S.: A reactive species model for chlorine decay and THM formation under rechlorination conditions. Water Res., 2003, 37(11), 2654-2666.
  • [17] Łangowski R. and Brdys M.A.: Monitoring of chlorine concentration in drinking water distribution systems using an interval estimator. Int. J. Appl. Math. Comput. Sci., 2007, 17(2), 199-216.
  • [18] Munavalli G.R. and Mohan Kumar M.S.: Water quality parameter estimation in a distribution system under dynamic state. Water Res., 2005, 39, 4287-4298.
  • [19] Mutoti G.I., Dietz J.D., Arevalo J. and Taylor J.S.: Combined chlorine dissipation: pipe material, water quality, and hydraulic effects. J. Amer. Water Works Assoc., 2007, 99(10), 96-106.
  • [20] Zierolf M.L., Polycarpou M.M. and Uber J.G.: Development and auto-calibration of an input-output model of chlorine transport in drinking water distribution systems. IEEE Trans. Control System. Technol., 1998, 6(4), 543-553.
  • [21] Farmer R., Pike R. and Cheng G.: CFD analyses of complex flows. Computers Chem. Eng., 2005, 29, 2386-2403.
  • [22] Rauen W.B., Lin B., Falconer R.A. and Teixeira E.C.: CFD and experimental model studies for water disinfection tanks with low Reynolds number flows. Chem. Eng. J., 2008, 137, 550-560.
  • [23] Dufresne M., Vazquez J., Terfous A., Ghenaim A. and Poulet J.B.: Experimental investigation and CFD modelling of flow, sedimentation, and solids separation in a combined sewer detention tank. Computers Fluids, 2009, 38, 1042-1049.
  • [24] LeMoullec Y., Gentric C., Potier O. and Leclerc J.P.: Comparison of systemic, compartmental and CFD modelling approaches: Application to the simulation of a biological reactor of wastewater treatment. Chem. Eng. Sci., 2010, 65, 343- 350.
  • [25] Norton T. and Sun D.W.: Computational fluid dynamics (CFD) an effective and efficient design and analysis tool for the food industry: A review. Trends Food Sci. Technol., 2006, 17, 600-620.
  • [26] Liua S.X., Penga M. and Vaneb L.: CFD modeling of pervaporative mass transfer in the boundary layer. Chem. Eng. Sci., 2004, 59, 5853-5857.
  • [27] Nergao C.O.R.: Integration of computational fluid dynamics with building thermal and mass flow simulation. Energy Buildings, 1998, 27, 155-165.
  • [28] Zhao B. and Chen J.J.: Numerical analysis of particle deposition in ventilation duct. Building Environ., 2006, 41, 710-718.
  • [29] Ma L., Ashworth P.J., Best J.L., Elliott L., Ingham D.B. and Whitcombe L.J.: Computational fluid dynamics and the physical modelling of an upland urban river. Geomorphology, 2002, 44, 375-391.
  • [30] Liu S.X. and Peng M.: Verification of mass transfer simulation with CFD using highly accurate solutions. Computers Electronics Agricult., 2005, 49, 309-314.
  • [31] Mohammadi H. and Bahramian F.: Boundary conditions in simulation of stenosed coronary arteries. Cardiovasc Eng., 2009, 9(3), 83-91.
  • [32] Ahmad A.L., Lau K.K., Bakar A. and Shukor A.: Integrated CFD simulation of concentration polarization in narrow membrane channel. Computers Chem. Eng., 2005, 29, 2087-2095
  • [33] Wesseling P.: Principles of computational fluid mechanics. Springer Series in Computational Mathematics, 2000, 29, 167-188.
  • [34] Ansys Fluent 12.0 UDF Manual. Ansys Inc., 2009.
  • [35] Ansys Fluent 12.0 User’s Guide. Ansys Inc., 2009.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-4f26276d-0e71-47a2-ac68-3a707c78ef86
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.