好的絮凝效果不仅需要大量的颗粒碰撞,还需要控制颗粒进行合理有效的碰撞,使颗粒聚集起来。速度梯度是絮凝过程中常用的控制动力学因素。根据絮凝动力学理论得知,絮凝过程中的速度梯度值是逐渐减小的;而且开始时刻的速度梯度值要求能与混合阶段衔接上,所以一般要求较大。这时的絮凝也要求接触和碰撞,但是由微涡旋理论可知要求的水力半径要适合于自身的直径,才能发生有效碰撞。理论上,搅拌强度越大,速度梯度越大,相互接触碰撞的机会越多。但搅拌强度大(G值大),水流的剪切力就大,松散的絮体受到水流剪切会二次断开成为小絮体。因此要求搅拌的强度(也就是速度梯度)随着絮凝的进行而逐渐变小。整个混凝的过程中,G值是递减的。但是速度梯度递减规律,国内外的还没有定论。
圆弧形渠道能够减小渠道转弯处的速度,减少能耗。而且,圆弧形渠道能够产生很多复杂的涡旋结构,提高絮凝效率。通过两个方案中转弯处X 方向速度的对比证明,圆弧形拐弯往复式絮凝器的速度梯度变化规律更加合理,混凝效果更好。
传统往复式絮凝池在矩形渠道拐弯处速度方向改变为180°直接转变,而圆弧形渠道拐弯处的速度方向则是逐渐变化,变化比矩形拐弯渠道平缓的多。而其圆弧形拐弯渠道能够产生惯性离心力,进而产生各种微涡旋,根据王绍文教授提出的“惯性效应是絮凝的动力学致因”可知,圆弧形渠道能够提高絮凝效率,即絮凝效率较高