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膜生物反应器(MBR)技术日益成熟并被越来越多的应用于水处理行业中，在国内现有的关于膜生物反应器的研究多集中在膜污染控制与MBR的应用方面，而对反应器内水力学特性研究较少。论文以MBR反应器为研究对象，分别使用粒子图像测速技术(PIV)和计算流体力学技术(CFD)对MBR系统中多相流流场进行了测定与模拟:依托粒子图像测速技术，开发了一套针对MBR反应器流场测试系统，通过测定试验，研究了不同曝气强度及不同进水流量条件下的液相流场特征;使用FLUENT软件建立了多相流混合(Mixture)模型，研究了MBR系统中多相流数值模拟方法，对不同边界条件下反应器内气、液、固三相的流动结构与特征进行了模拟与分析。 论文主要研究成果如下: (1)研制出一套基于数字粒子图像测速的MBR反应器流场测试系统，对MBR系统全场流动进行了测试，克服了常规流场测量方法无法获取区域流动同步信息的缺陷; (2)采用粒子图像测速技术对MBR反应器内流场流速进行测量。结果表明:液相流场竖直速度受曝气强度影响较大，曝气强度越大则其竖直速度越大;液相流场水平速度受进水流量影响较大，进水流量越大则水平速度均值越大; (3)建立膜生物反应器多相流混合模型，利用计算流体力学软件对MBR反应器内流场模拟。结合PIV试验实测数据验证模型，液相速度相对误差为1.3％，固相浓度相对误差小于1.7％，模拟结果能够较好的反映出反应器内流场的总体特征，说明该模型可以较好揭示出MBR系统多相流场的运动规律; (4)通过对不同工况条件下MBR系统多相流运动进行了模拟，结果表明:液相流场合速度在反应器大部分区域体现其竖直速度变化特征，仅在进水孔位置体现其水平速度变化特征;曝气强度主要影响液相流场竖直速度;进水流量主要影响液相流场水平速度;液相流场合速度特征与反应器内气相相对体积分数分布特征相似，这表明气相决定液相速度大小;固相与气相的相对体积分数分布特征呈反态势。