在水处理絮凝过程中,水中细小粒子相互碰撞、凝聚、破碎以及再凝聚过程是一个随机的过程,形成的絮凝体具有分形构造特征。研究絮凝体的成长过程以及内部构造,对提高水处理固液分离效果具有重要意义。论文采用Matlab工具,运用有限扩散凝聚(DLA)模型、有限扩散集团凝聚(DLCA)模型以及有限扩散凝聚有限扩散集团凝聚(DLA-DLCA)两阶段模型对水中粒子的凝聚过程进行了仿真模拟,仿真模拟结果对研究絮体构造有一定的理论和实际意义。 研究表明DLA模拟絮凝体分形维数在二维空间中随其尺寸的增加有减小的趋势,其密度随尺寸的增加而呈幂指数减小规律,孔隙率则是呈幂指数增大规律;在三维空间中所得到的模拟絮凝体的分形维数、密度均随其尺寸增大而增大,孔隙率则是随尺寸增大而减小;二维模拟絮凝体和三维模拟絮凝体在结构上的这种差异在于三维的空间屏蔽效应远低于二维空间的屏蔽效应,粒子在三维空间上的自由度很大。以DLCA模型所得到的模拟絮凝体结构较为松散,且具有较强的随机性,其分形维数约为1.80。DLA-DLCA两阶段模型所得到的模拟絮凝体与两个成长阶段的比例有关。 采用密度函数法、回转半径法、图像分析法分析比较了二维DLA仿真模拟絮凝体二维分形维数,得到的分形维数均随模拟絮凝体的尺寸增加而减小。三种计算方法的结果显示,密度函数法和回转半径法所得到的分形维数基本相当,但图像分析法所得到的分形维数较小。 运用图像解析法建立了实际图像的投影二维分形维数和实际三维分形维数之间的关系,结果显示DLA模拟絮凝体的投影二维分形维数和实际三维分形维数几乎没有什么显著的线性关系;但对于DLCA和DLA-DLCA模拟絮凝体的投影二维分形维数和实际三维分形维数之间存在良好的线性关系。该关系的建立对于实际絮凝体的三维分形维数分析具有重要意义。