CFD模拟水下采样机器人可以获取各螺旋桨造成的流体流动、推动力、和螺旋桨材料应力，还可以模拟湖底底泥的扰动情况。

调整不同催化剂粒径曝气量，模拟不同条件下曝气和污水流态和固体催化剂分布，可以获取催化剂单位时间的残留量、出水含气量等数据。

模拟可以观测不同进水流量对流体流态的影响，优化结构区域死区，对结构优化做到可视化和数据分析。

   CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种数值模拟方法，用于分析和解决涉及流体流动、传热和物质传递等问题的复杂工程和科学领域。在水处理中，CFD仿真可以模拟流体行为、温度分布、光辐射、物质传递等多个方面，提供系统性能的详尽了解和结构、运行条件的测试优化。

  采用的CFD技术集合了根特大学BIOMATH课题组多年开发经验，广泛应用于给水、污水的模拟与优化，应用对象包括塞莱默、Aquafin等。在此基础上，结合中国水质特点，优化升级了有关模型，应用于北控集团、深圳水务、北京景盛达等公司。

CFD典型流程：几何 → 网格 → 模拟 → 后处理

使用CFD模拟生化段，优化混合和氧气传递，以解决高MLSS、SV30和DO的问题。仿真结果可指导系统设计，改进进水和搅拌系统，确保生物反应器内的均匀性和氧气分布。

 紫外消毒：CFD可以模拟光场的传播和分布，有助于了解反应器中紫外光的强度和分布情况，确定不同位置的紫外剂量，模拟水中有机物质在紫外照射下的降解和去除过程，有助于评估和优化紫外反应器性能，优化紫外辐射对污染物的降解效果。

*美国国家环保署“污水消毒设计手册” 紫外UVDis理论(US EPA Design Manual: Municipal Wastewater Disinfection)

通过耦合纳维-斯托克斯方程模拟流体流动和辐射传递方程计算紫外光强分布，结合路径积分计算累积剂量，精准优化反应器性能。

挡板结构优化为非均匀结构，紫外剂量分布均匀性显著提升。

污泥浓度分布

CFD能够精确地模拟废水处理设备内部的流体流动和污泥沉降情况，通过详细设定具体结构、运行参数并分析对比，可确定设备的最佳结构和运行工况，从而提升沉淀设备处理负荷并降低能耗。

建立了通用群体平衡模型（PBM），描述DAF微米气泡的并聚和破碎，指导新型气浮装置设计研究成果支撑了荷兰Pureblue公司的涡流管道气浮设备开发。

Yang M. , del Pozo, D. F., Torfs, E., Rehman, U., Yu, D., & Nopens, I, 2021, CEJ Advances.

提出了一种新的气泡破碎相互作用机制PBM模型（图A(IV)），用以准确描述小气泡在大涡中变形直至破碎的过程

图：泰勒尺度气泡尺寸分布和氧传质研究：(A) 气泡并聚与破碎机制；(B) CFD-PBM模型的校准与预测；(C) 鼓泡塔模拟结果；(D)实验装置

通过CFD-PBM模拟了空气流速和混合液粘度对气泡尺寸分布(BSD)的影响，用于指导精确曝气控制

生物反应器：ASM模型与CFD的深度耦合，能够从微观反应机制到宏观流场特征全面解析活性污泥系统，准确判断COD、氨氮、总氮、溶解氧分布处理情况，为污水处理厂的精细化设计、故障诊断和低碳运行提供科学依据。

污染物扩散： CFD可用于模拟水体中污染物的传输过程，包括溶解质、悬浮颗粒物、化学物质等，从而预测污染物在水体中的扩散路径、浓度分布，帮助制定有效的水质管理策略。

建筑排水：从流场流态到气压变化，全面解析管道系统压力变化，为建筑的排水设计及极端条件下风险评估提供可视化方案，为管网系统的精细化设计、故障诊断提供科学依据。

机械运动：通过CFD模拟水下采样机器人运动状态，能够详细获取各个螺旋桨引起的流体流动、推进力以及螺旋桨材料的应力情况，并能模拟取样时机器本身的干扰状况。