辐流式沉淀池的结构和水力特性是比较复杂的。城市污水处理厂泥、水分离主要靠沉淀形式来完成。辐流式沉淀池主要有2种形式：①中心进水，周边出水；②周边进水，周边出水。
目前国内应用较多的是中心进水、周边出水辐流式沉淀池。污水从沉淀池中心圆柱沿水平方向流入池中，进水口周围设置了挡流板，污水在遇到挡板后会向沉淀池的底部流动。出水堰的前面设置浮渣挡板。在沉淀池底部的污泥层，由刮泥机（或吸泥机）等机械装置把污泥刮入污泥槽，再通过排泥管排出。辐流式沉淀池多采用机械排泥，也可附有气力提升设备或静水头排泥设施。
二次沉淀池进水为活性污泥混合液，悬浮物固体质量浓度在3000～4000mg／L之间。由于两者之间的密度差、温度差而存在二次流和异重流现象。异重流现象在中进式沉淀池中容易形成短流，而且由于中心进水流速较快，在中心部分形成回流，中心部分容积没有得到有效利用，池子的实际负荷比设计负荷大得多。
9.4.1 所选模型
某辐流式二次沉淀池中心深4.0m，周边深2.0m，泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，一块垂直挡板用于把入流引向池底，一块水平挡板用于防止进水和污泥回流之间的短流。属轴对称图形结构，计算区域平面尺寸如图9－17所示。
图9－17 计算区域
9.4.2 网格划分
计算网格由Gambit软件生成，网格划分采用了三角形非结构网格。计算网格如图9－18所示，模拟通过求解物质守恒方程和动量偏微分方程来预测沉淀池内流场的分布情况。对模拟区域进行网格划分，每个单元网格都遵守质量守恒和动量守恒原则，并通过分离方程获得。在湍流的条件下，通过获取时均值来求解连续性方程。时均值可以提供快速的紊流时间表，但不提供该过程的宏观时间表。由于时均方程包含另外的条件，如紊流的质量和动量的传输，而紊流模型是建立在经验和理论的综合基础上，所以可以引入恰当的模型来计算沉淀池内的详细流场分布。
图9－18 网格图
9.4.3 数值模拟计算结果
从沉淀池内流线图（图9－19）和流速矢量图（图9－20）可以看出，水流与挡板碰撞后，下沉到沉淀池底部，在污泥斗附近分离后，一部分在污泥斗区形成回流，另一部分继续向前流动并形成底流，底流沿池边壁向上运动。在水平方向，导流板下面形成了一个顺时针方向旋转的小漩涡；而在竖直方向，导流板右侧形成了一个逆时针方向旋转的大漩涡。流线的疏密程度可以表明速度的大小。从流速矢量图（图9－20）也可以看出，在两个导流板的束窄区域和沉淀池出口处，流速矢量图分布较密，表明这部分流体流速较大；而且沉淀池内的主流经过导流板导流后，沿着沉淀池底部流向出口。这说明数值模拟结果很好地捕捉到了沉淀池内的流场分布情况。
图9－19 流线图
图9－20 流速矢量图
图9－21、图9－22分别是辐流式沉淀池内紊动能分布图和耗散率分布图。由图中可以看出，由于导流板的导流作用，在两个导流板的束窄区域和导流板的右侧区域，水流紊动动能较大，出口处水流紊动动能也较大。由于进水流速较大以及进口挡板的影响，进水区水流紊动强度增大、紊动能较大。水流遇挡板发生碰撞，致使水流速度迅速下降，结果水体紊动能降低。在沉淀区，水流流速较进水区缓慢，水流湍动能相对较小。
图9－21 紊动能图
图9－22 耗散率图
从沉淀池内不同位置（x＝4m，8m，11m，17m）的流速分布图（图9－23）可以看出，在x＝4m处，明显可见竖挡板对流速分布的影响，在图像上存在一明显拐点，两挡板的阻碍使得下半段速度变化剧烈。x＝8m处与x＝4m处的图像相似，但由于距离挡板稍远，挡板的阻碍影响减弱，流速分布有均匀化趋势。在x＝11m处以后，随着x的增大，水流脱离竖挡板后受回流区的影响显著，主要表现在水流从两挡板间流出后沿底面的流速分布上；到x＝17m处，水流的流速分布更为均匀，而由于过水断面的面积减小，断面平均流速是增大的。
图9－23 池内不同位置的流速分布图（x＝4m，8m，11m，17m）
图9－24为沉淀池池内不同位置（x＝4m，8m，11m，17m）的紊动强度图。入口的紊动能很小，但在受到挡板阻碍后，紊动强度急剧增大，在x＝4m处图上最大值所在位置以下紊动能缓慢减少。在x＝8m处，图像中存在一个拐点，位于回流区的下边缘。在拐点上方，紊动强度在漩涡的影响下呈现弧状分布。x＝11m处与x＝17m处的图像较为相似，x＝17m处的最大紊动强度比x＝11m处更小，说明水流在此区域内，紊动强度随着x的增大而减小。
图9－24 池内不同位置的紊动强度图（x＝4m，8m，11m，17m）
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