微生物污垢是循环冷却水系统中重要的污垢组成成分,它的增长速度快且有助于其它污垢的综合积聚,导致换热表面污垢热阻増大,设备腐蚀加速,产生安全隐患和经济损失。在循环冷却水中,微生物的运动是其生存和繁衍的关键,对微生物的运动过程进行研究,可以更清晰地了解微生物污垢的形成原理和生长机制,对采取有效的微生物污垢防治措施具有重要意义。电磁抑垢技术是一种新兴的安全环保的除垢技术,而目前对电磁场作用于微生物的研究多基于其对微生物生长和灭活的影响,对其运动方面影响的研究很少。基于以上问题,本文以冷却水中的典型致垢微生物黏液形成菌作为研究对象,研究垂直于营养源方向的交变磁场对细菌趋化运动的影响。首先,基于细菌的运动机理和细菌在交变磁场中的受力,建立细菌在磁场中的运动模型。设计黏液形成菌趋化运动的仿真界面,对单个细菌及细菌群体在不同频率(50Hz、100Hz)和磁感应强度(10m T、20m T)的交变磁场下的运动轨迹进行仿真。细菌群体运动的仿真可将黏液形成菌在磁场作用下趋向营养源的运动状态体现在二维平面中,直观反映磁场对黏液形成菌趋化运动的影响。计算黏液形成菌在营养源方向上的平均位移和平均速度。结果表明:垂直于营养源方向的交变磁场会促进黏液形成菌的趋化运动,频率越低,磁感应强度越大,促进效果越强,趋化速度越大。其次,为对仿真结果进行验证,设计磁场发生装置,产生垂直于营养源方向的交变磁场,进行毛细管实验,使用平板菌落计数法计算不同实验时间内,黏液形成菌在毛细管中的聚集量,以此衡量黏液形成菌趋化运动的强弱。比较不同磁场频率和磁感应强度下的黏液形成菌聚集量,结果显示,有磁场作用的情况下,黏液形成菌的聚集量大于无磁场作用时的聚集量,且频率越低,磁感应强度越大,黏液形成菌的聚集量越大。最后,根据黏液形成菌的群体运移参数模型,代入毛细管实验数据,量化黏液形成菌的随机运动系数、趋化运动系数、磁场运动系数及在营养源方向的群体运动速度。将仿真求得的黏液形成菌平均速度与群体运动速度进行比较,变化趋势相同,数值的相对误差在2.11%-33.15%之间,验证了模型与仿真的准确性。综上所述,本文建立了黏液形成菌在交变磁场作用下的运动模型,仿真了黏液形成菌的运动轨迹,分析了交变磁场对黏液形成菌趋化运动特性的影响,并通过实验验证了模型与仿真的准确性。本文对黏液形成菌运动的建模与仿真也适用于其它致垢微生物,这为微生物污垢形成起始阶段的研究提供了理论依据,对探索电磁抑垢的机理也具有一定意义。