FLUENT在能源石化工程中的应用
ansys fluent2020综合应用案例详解
ansys fluent2020综合应用案例详解随着计算流体力学（CFD）技术的快速发展，越来越多的工程领域开始使用CFD软件来进行流体分析和模拟。
在众多的CFD软件中，ANSYS Fluent无疑是最受欢迎和广泛使用的软件之一。
本文将详细介绍ANSYS Fluent 2020在综合应用方面的案例，以帮助读者更好地理解和使用这一强大的工具。
一、背景介绍ANSYS Fluent是由ANSYS公司开发的一款流体力学分析软件，广泛应用于航空航天、汽车工程、能源、环境保护、化工等领域。
Fluent 2020是该软件的最新版本，具有更强大的功能和更高的计算效率。
本文将通过详细介绍几个典型的应用案例，展示Fluent 2020在不同领域中的综合应用能力。
二、燃烧室模拟案例燃烧室是内燃机、煤气轮机等燃烧设备的核心组成部分，燃烧室内的燃烧过程直接影响着整个系统的性能和排放。
利用Fluent 2020的燃烧模型，可以模拟和分析燃烧室内的温度、压力、燃烧产物浓度等关键参数，并优化燃烧室的设计。
三、风洞模拟案例风洞模拟是航空航天领域常用的手段，用于模拟飞行器在不同飞行状态下的气动性能。
通过运用Fluent 2020的湍流模型和多相流模型，可以精确地模拟风洞中的气流传输和飞行器表面的气动力状况，为飞行器设计和优化提供可靠的依据。
四、液体输送模拟案例液体输送系统在石油、化工、食品等行业中扮演着重要角色。
利用Fluent 2020的多相流模型，可以模拟液体在管道中的流动情况，并分析管道的压降、流速分布、混合等特性。
通过优化管道的设计和操作参数，可以提高液体输送系统的效率和经济性。
五、散热器设计案例散热器在电子设备、汽车引擎等领域中广泛应用，用于降低设备的温度并保持其正常运行。
利用Fluent 2020的传热模型和流动模型，可以模拟和优化散热器内的流动和热传输过程，以提高散热效果并减少能量消耗。
六、船舶流体力学模拟案例船舶的航行性能直接受流体力学特性的影响，因此对船舶的流体力学性能进行模拟和优化十分重要。
FLUENT在能源石化工程中的应用
流体-结构互动过程
裂解炉燃烧器
4 FLUENT解决方案 - 2006
2
CFD在能源/石化工业中的作用
对工业工程中物理/化学过程的进一步理解 辅助工程过程及设备的设计
多方案评估以取得最优设计 减少样机测试次数，降低设备研发设计成本 缩短产品开发周期，加快进入市场的速度
LES火焰模拟
传热与相变模型
对流/导热/辐射 流体/固体共轭传热 辐射与离散相的耦合
10 FLUENT解决方案 - 2006
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FLUENT能源/石化应用关键技术
化学反应模型
快速反应 (预混/非预混/部分预混, 化学平衡, 涡 扩散EBU) 有限速率 (小火焰波, 层流有限速率, EDC, 组分 PDF输运) 表面反应 污染物模型(NOx, SOx, Soot)
NH3喷淋 – 蒸发 – 混合 – 反应
脱氮效率 70% ~ 90%
混合 烟气 催化反应
氨水喷淋(AIG)
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FLUENT解决方案 - 2006
9
选择性催化还原脱氮(SCR)
NOx与NH3在理想当量 比条件下反应完全 良好的NOx/NH3混合是 关键
(相内, 相间)
12 FLUENT解决方案 - 2006
流化床模拟
6
FLUENT能源/石化应用关键技术
动态区域与动网格模型
多参考系, 混合面(mixing plane), 滑移网格 网格运动与变形的自动控制
动态层铺, 弹簧变形, 局部再生
网格分布的自动控制(网格尺度函数) 缸内网格模型 6自由度刚体运动
转子泵网格
13 FLUENT解决方案 - 2006
FLUENT软件及其在我国的应用
FLUENT软件及其在我国的应用FLUENT软件及其在我国的应用在现代科学和工程领域，数值模拟已成为研究、设计和优化过程中不可或缺的工具。
其中，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）作为数值模拟的一个重要分支，广泛应用于飞行器设计、能源领域、汽车工业、化工过程、建筑设计等方面。
FLUENT软件作为计算流体力学领域内的优秀软件之一，在我国的应用也逐渐扩大。
FLUENT软件是由美国ANSYS公司开发的一款CFD仿真软件，包括了流体流动、传热、多相流、化学反应等多个领域的模拟分析功能。
其算法和数值方法的高精度和可靠性，使其成为世界范围内流体流动数值模拟的首选工具之一。
在我国，FLUENT软件被广泛应用于多个领域。
首先是航空航天工业。
在航空航天领域，FLUENT软件在飞行器设计、空气动力学研究、气动外形优化等方面发挥着重要作用。
利用FLUENT软件，研究人员可以模拟飞行器在不同飞行状态下的气动力学特性，优化气动外形设计，提高飞行器的性能和燃油利用率。
其次是能源领域。
能源是我国经济发展的关键支撑，而FLUENT软件在能源领域的应用则有助于提高能源利用效率和降低能源消耗。
例如，在煤炭燃烧领域，利用FLUENT软件可以模拟煤炭燃烧的过程和产物分布，优化燃烧设备的结构和操作参数，降低污染物排放；在核能领域，FLUENT软件可用于研究核反应堆的流体热力学特性，优化设计并提高安全性。
此外，FLUENT软件在汽车工业、化工过程以及建筑设计等领域也得到了广泛应用。
在汽车工业中，FLUENT软件可以用于模拟车辆的气动特性，优化车身外形与空气相互作用，改善车辆的操控性与燃油经济性。
在化工过程中，FLUENT软件可用于模拟流体在反应器内的传热传质过程，优化反应器设计和操作工艺，提高化工产品的产率和质量。
在建筑设计中，FLUENT软件可以模拟建筑物的通风、空调系统，优化室内空气流动，提高室内舒适度和能源利用效率。
FLUENT软件在油气储运工程领域的应用
0前言油气储运工程是连接油气生产、加工、分配、销售诸环节的纽带，主要包括油气田集输、长距离输送管道、储存与装卸及城市输配系统等。
近年来，油气储运工程得到了高速发展，中国已经启动国家油气储备计划，正在更快更好地建设中国油气储运管网。
随着油气储运行业的迅速发展，单纯使用理论和试验研究已不能满足发展的需要，必须采用相应的模型研究油气储运工程领域各个环节可能出现的问题，有针对性地采取措施，避免发生安全事故，减少资源浪费。
在现代石油工业高性能、低造价、可操作性强的要求下，利用FLUENT 软件模拟相关流体问题，能够有针对性地采取措施，进行结构优化，推动油气储运行业的发展。
计算流体动力学（computational fluid dynamics ，CFD ）是流体力学的一个分支，通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的相关信息，实现用计算机代替试验装置完成“计算试验”，为工程技术人员提供实际工况模拟仿真的操作平台。
FLUENT 是通用CFD 软件包，用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导，可实现对多种复杂物理条件下流场真实和全域的模拟。
由于其成本低、周期短、计算精度高、与实际吻合度高的特点，在实验研究和商业应用中具有重要的指导作用，故应用越来越广泛［1］。
1概述计算流体动力学是近现代流体动力学的一个重要分支，FLUENT 软件的设计基于“CFD 软件群”思想［2］，可针对各种不同流动的特点，采用最佳的数值解法，准确模拟流动、传热和化学反应等物理现象。
FLUENT 软件主要用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动和传热现象，有灵活的网格特性，可以支持多种网格，凡与流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。
用户可以自由选择使用非结构化或者结构化网格来划分复杂的集合区域，也可以利用FLUENT 软件提供的网格自适应特性在求解过程中根据所获得的计算结果来优化网格。
从用户需求角度出发，FLUENT 软件容易上手，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，在特定领域内使计算速度、稳定性和精度等达到最佳组合，高效地解决油气储运工程领域的复杂流动计算问题［3-4］。
fluent udf气体状态方程
在化学工程领域中，Fluent UDF 气体状态方程是一种重要的计算工具。
它的作用在于描述气态物质的状态，为工程师们提供了一个便捷而准确的计算方法。
在本篇文章中，我将深入探讨Fluent UDF 气体状态方程的原理、应用和重要性。
1. Fluent UDF 气体状态方程的原理Fluent UDF 是 Ansys Fluent 软件中用户自定义函数（User Defined Function）的简称。
它允许用户自定义物理模型中的部分功能，包括气体状态方程。
气体状态方程主要描述了气体的压力、温度和密度之间的关系。
根据理想气体状态方程，其数学表达式为P=ρRT，其中 P 为气体的压力，ρ 为气体的密度，R 为气体常数，T 为气体的温度。
然而，在实际工程中，气体的状态往往会受到多种因素的影响，例如非理想性、化学反应等。
Fluent UDF 气体状态方程通过数学模型的建立和计算方法的优化，能够更精确地描述气体的状态，提高工程计算的准确性和可靠性。
2. Fluent UDF 气体状态方程的应用Fluent UDF 气体状态方程广泛应用于化工、石化、能源等领域的工程设计和优化中。
在流体力学模拟、燃烧仿真、传热计算等方面，都需要准确描述气体的状态以进行精确的计算。
通过使用 Fluent UDF 气体状态方程，工程师们可以更准确地模拟和预测气体在复杂工程环境中的行为，为工程设计和优化提供可靠的技术支持。
3. Fluent UDF 气体状态方程的重要性Fluent UDF 气体状态方程的重要性不言而喻。
在工程实践中，准确地描述气体状态对于工艺设计、设备选型、能源消耗等方面都具有重要的意义。
通过使用 Fluent UDF 气体状态方程，工程师们可以更好地理解和分析气体在工程过程中的行为，从而提高工程的效率和可靠性。
总结回顾Fluent UDF 气体状态方程作为 Ansys Fluent 软件中的重要功能，对于准确描述气体状态、提高工程计算的准确性具有重要意义。
介绍计算流体力学通用软件——Fluent
介绍计算流体力学通用软件——Fluent介绍计算流体力学通用软件——Fluent计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一门综合了流体力学、计算数学和计算机科学等多学科知识的交叉学科。
CFD软件被广泛应用于工程领域，可用于模拟和分析各种流体现象。
其中，Fluent是一款被广泛使用的计算流体力学通用软件，本文将对其进行详细介绍。
一、Fluent软件的简介Fluent是美国ANSYS公司推出的一款流体力学仿真软件，已经成为了全球工程仿真界最为流行的工具之一。
该软件内置了丰富的求解器和算法库，可用于模拟包括传热、流动、多相流、反应等在内的各种物理现象。
Fluent具有综合性、灵活性和高精度的特点，能够支持各类工程问题的模拟与分析。
二、Fluent软件的功能特点1. 多物理场耦合模拟能力：Fluent支持多物理场的耦合模拟，如流体力学、传热、化学反应等。
用户可以方便地将多个模拟场景进行耦合，实现真实物理现象的模拟和分析。
2. 多尺度模拟能力：Fluent可实现多尺度模拟和跨尺度传递分析，从宏观到微观的全过程仿真。
这使得用户可以更全面地了解系统的行为和特性。
3. 自由表面流模拟：Fluent具备出色的自由表面流模拟能力，可以模拟液体与气体之间的界面行为。
在船舶、液相冷却器等领域得到了广泛应用。
4. 求解器丰富：Fluent内置了多种求解器和前处理器，可适应不同问题的求解和分析需求。
用户可根据具体问题选择合适的求解器，提高仿真效率和精度。
5. 高精度的算法库：Fluent拥有精确可靠的数值方法和算法库，可以满足不同工程问题的精度要求。
其算法被广泛验证和应用，可保证结果的准确性。
三、Fluent软件的应用领域Fluent软件广泛应用于航空航天、汽车工程、能源领域、化工等众多工程领域。
以下是其中的几个典型应用领域：1. 汽车空气动力学：Fluent可以在设计阶段对汽车的空气动力学性能进行仿真，优化车身外形，提升汽车的空气动力学效果。
石化工程设计中的模拟仿真软件的使用指南
石化工程设计中的模拟仿真软件的使用指南1. 引言石化工程设计是一个复杂而重要的过程，它涉及到诸多因素和变量，如化学反应、热传导、质量转移等。
为了提高工程设计的准确性和效率，模拟仿真成为一个不可或缺的工具。
本文将介绍在石化工程设计中常用的模拟仿真软件的使用指南。
2. 模拟仿真软件的作用模拟仿真软件可以帮助工程师模拟和预测复杂的化学反应、传热传质过程、流体动力学、机械结构等情况，并评估工程的性能和可行性。
它可以帮助工程师在设计阶段发现和解决问题，提高工程的稳定性和经济性。
3. 常用的模拟仿真软件在石化工程设计中，有许多常用的模拟仿真软件可供选择。
其中一些主要的软件包括：3.1 常见化学反应模拟软件常见的化学反应模拟软件包括Aspen Plus、PRO/II、HYSYS等。
这些软件可以模拟化学反应的动力学性质，预测反应热、产物分布和反应机理，从而帮助工程师优化反应条件和选择适当的反应路径。
3.2 热传导和传质模拟软件在石化工程设计中，热传导和传质是非常重要的过程。
常见的热传导和传质模拟软件包括COMSOL Multiphysics、ANSYS Fluent、FLUENT等。
这些软件可以帮助工程师模拟和预测热传导和传质的分布、速率和起因，从而优化工程设计和操作条件。
3.3 流体动力学模拟软件在石化工程设计中，流体动力学模拟软件对于模拟和预测流体的流动、压力和速度分布非常重要。
常见的流体动力学模拟软件包括FLUENT、CFD-ACE+、STAR-CCM+等。
这些软件可以帮助工程师优化管道和设备布局，改进流体的携带和输送性能。
3.4 机械结构模拟软件在石化工程中，机械结构的设计和安全性也是关键因素。
常见的机械结构模拟软件包括ANSYS Workbench、ABAQUS、LS-DYNA等。
这些软件可以帮助工程师模拟和分析机械结构的强度、刚度、振动和疲劳行为，从而优化结构设计和材料选择。
4. 模拟仿真软件的使用流程4.1 收集和整理相关数据在使用模拟仿真软件之前，工程师需要收集和整理相关的设计数据，如物理性质、化学反应动力学参数、设备尺寸等。
fluent自然对流案例
fluent自然对流案例Fluent自然对流案例Fluent自然对流是一种在工程学中广泛使用的数值模拟方法，它能够模拟物体周围的流体运动，从而帮助工程师设计更加高效、安全和可靠的产品。
下面将介绍一个关于Fluent自然对流的案例。
该案例是关于一个石油化工厂中的塔式反应器。
这个反应器用于生产聚合物材料，其高温和高压环境需要保持稳定的温度和压力。
为了实现这一目标，工程师们需要设计一种可靠的冷却系统来控制反应器内部温度。
在过去，该石油化工厂使用传统的水冷却系统来控制反应器内部温度。
但是这种方法存在一些问题：首先，水冷却系统需要消耗大量的能源来维持恒定的温度；其次，水冷却系统会产生大量废水污染环境；最后，水冷却系统难以满足反应器内部复杂几何结构和不均匀热负荷分布等要求。
为了解决这些问题，该石油化工厂采用了Fluent自然对流技术来设计一种新型的冷却系统。
该系统使用空气作为冷却介质，通过自然对流的方式来控制反应器内部温度。
具体来说，该系统在反应器外部设置了一系列散热片，这些散热片可以增大反应器与周围空气之间的接触面积，并提高散热效率。
此外，该系统还配备了一套智能控制系统，可以根据反应器内部温度变化自动调节空气流速和方向。
为了验证该冷却系统的可行性和有效性，工程师们使用Fluent自然对流技术进行了数值模拟。
他们首先建立了一个三维模型，并设置了反应器内部的温度和压力条件。
然后，他们使用Fluent软件模拟了空气在散热片上的流动情况，并计算出了散热片表面温度分布和传热系数等参数。
最终，工程师们得出了以下结论：该新型冷却系统可以有效地控制反应器内部温度，并且相比传统水冷却系统具有更高的能量利用效率和更少的环境污染。
此外，Fluent自然对流技术不仅可以帮助工程师们设计更加高效、安全和可靠的产品，还可以大大缩短产品开发周期和降低开发成本。
总之，Fluent自然对流技术是一种非常重要的数值模拟方法，在工程学中有着广泛的应用。
fluent反应模型
fluent反应模型Fluent反应模型：构建高效流畅的反应过程引言：在化学反应领域，我们常常希望能够找到一种能够高效、流畅地进行反应的模型。
这种模型可以帮助我们预测反应过程中可能出现的问题，优化反应条件，提高反应效率。
在这篇文章中，我们将介绍一种被广泛应用的反应模型——Fluent反应模型，探讨它的原理、应用以及未来发展方向。
一、什么是Fluent反应模型？Fluent反应模型是一种基于流体动力学原理的反应模型，它将反应过程中的物质转化、传输与反应器的设计和运行相结合，能够全面地描述反应系统的流体流动、物质传递和化学反应等过程。
该模型具有广泛的应用领域，涵盖了化工、环保、能源等多个领域。
二、Fluent反应模型的原理Fluent反应模型基于质量守恒、动量守恒和能量守恒定律，通过求解Navier-Stokes方程和化学反应动力学方程，来描述反应系统中流体流动、物质传递和化学反应等过程。
1. 流体流动模拟Fluent反应模型通过求解Navier-Stokes方程，模拟反应系统中流体的流动行为。
通过对速度场、压力场等参数的求解，可以得到流体在反应器中的流动情况，进而分析流体的混合程度、传质速率等关键参数。
2. 物质传递模拟在反应过程中，物质的传递对于反应速率和产物分布起着至关重要的作用。
Fluent反应模型通过求解物质传递方程，模拟物质在反应器中的传递行为。
通过对物质浓度、扩散速率等参数的求解，可以得到物质传递的速率和分布情况，进而优化反应条件，提高反应效率。
3. 化学反应模拟化学反应是反应过程的核心，对于反应速率和产物选择性等都有重要影响。
Fluent反应模型通过求解化学反应动力学方程，模拟化学反应的进行。
通过对反应速率、反应热等参数的求解，可以得到反应速率和产物分布情况，进而优化反应条件，提高反应效率。
三、Fluent反应模型的应用Fluent反应模型在化工、环保、能源等领域有着广泛的应用。
下面以化工领域为例，介绍其应用情况。
FLUENT软件在油气储运工程领域的应用
FLUENT软件在油气储运工程领域的应用摘要：FLUENT软件是模拟和分析复杂几何区域流体流动和传热现象的专用软件，在油气储运中有着广泛的应用。
关键词：Fluent软件；油气储运工程；仿真技术；教学实践1前言石油、天然气储藏、运输工程是石油与天然气生产、加工、分配、销售的连接环节，主要包括气田集水、长途管道、储藏、装卸以及城市配送体系等。
近年来，石油天然气仓储运输工程有了快速发展，中国已经启动国家石油天然气储备计划，加快了中国石油天然气仓储运输管网的建设。
随着油气储藏运输行业的迅速发展，单纯理论和试验研究已不能满足发展的需要，必须采取相应模型研究油气储藏运输工程各个环节可能出现的问题，有针对性地采取措施避免发生安全事故，减少资源浪费。
根据现代石油工业高性能，低价格，可操作的要求，运用FLUENT软件模拟流体问题，可以有针对性地采取措施优化结构，推动石油，天然气贮藏，运输行业的发展。
计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）通过计算机模拟实验，获得在特定条件下的流体相关信息，并通过电脑完成“计算实验”，为工程师提供模拟实际工作情况的平台。
FLUENT是一套通用的cfd软件系统，用于模拟复杂外形的流体流动和热传导，能够实现各种复杂物理条件的下游真实和全区模仿。
由于其成本低，周期短，计算精度高，符合实际又高的特点，在实验研究和商业应用中发挥着重要的指导作用，因而应用得越来越广泛。
2概述它是近现代流体力学的重要分科，FLUENT软件的设计基于“CFD软件群”的思想，针对各种不同的流动特点，采用了最好的数字解法，并准确无懈可点。
模拟流，通热，化学反应等物理现象。
FLUENT软件主要用于模拟分析复杂几何区域内流体流动和热传播现象，在涉及流体，传热，化学反应等工业中都可以使用。
用户可以自由选择非结构化或结构化的网格来区分复杂的集合区，并利用FLUENT软件提供的网格的自身适应特性，根据计算结果来优化网格。
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ｐａｇｅ ３
１０ 典型燃煤锅炉ＳＣＲ装置 烟气入口处ＮＯ不均匀 ＮＯ与ＮＨ３混合不足 导致脱氮不均匀 ２１ 脱氮率９２．５％ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 典型燃煤锅炉ＳＣＲ装置 ＮＨ３浓度分布 ＮＯ与ＮＨ３理想当量比 条件下反应完全 ＮＯ与ＮＨ３混合不均导 致ＮＨ３流失（１１％） ２２ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ １１ 典型燃煤锅炉ＳＣＲ装置 在ＮＯ浓度高的部位 添加ＮＨ３喷淋管 出口ＮＨ３流失 降至９％ ２３ 保持ＮＨ３总流量 ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 典型燃煤锅炉ＳＣＲ装置 改进后ＮＯ与ＮＨ３ 混合均匀性提高 催化反应均匀 脱氮率提高至 ９６．２％ ２４ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ １２ 典型燃气轮机ＳＣＲ装置 ＣＯ催化反应 模块 燃气轮机 排气入口 ＮＯ催化反应 模块（ＳＣＲ） ２５ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 典型燃气轮机ＳＣＲ装置 原始设计ＳＣＲ 装置脱氮效果 不理想 ＣＦＤ分析显示喷淋器 上游速度分布不均匀 ２６ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ １３ 典型燃气轮机ＳＣＲ装置 催化模块前端 加装分流栅板 以改善喷淋器 上游速度分布 的均匀性 ＣＯ催化模块 改进后 改进前 ＮＯｘ催化模块 速度分布的均匀性提高２０％ ＮＨ３利用率由３７％提高到５０％ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ２７ 湿法烟气脱硫（ＦＧＤ） 使用Ｃａ入烟道 ＳＯ２通过液滴表面吸收并反应 ＳＯ２＋ＣａＣＯ３？ ＣａＳＯ３＋ＣＯ ２ 石灰浆喷口 烟道内流场影响脱硫效率 气流速度分布 石灰浆颗粒分布 石灰浆颗粒与气流的混合 颗粒与流体的相互作 用 颗粒表面的传热／传质 ２８ 烟气入口 ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６
ｐａｇｅ ４
１４ 典型锅炉涤气塔模拟 涤气塔模型 ４ｍ（Ｄ）ｘ１４ｍ（Ｌ） ８ｘ２排喷淋架 ６６石灰浆喷嘴 ３ｍｍ（ｄ） 石灰浆流量３３０ｋｇ／ｓ 烟气出口 石灰浆 喷淋架 ＣＦＤ模型设定 ＲＮＧ ｋ－ε 湍流模型 离散相（ＤＰＭ）模型 ２５６Ｋ混合网格 烟气入口 ２９ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 典型锅炉涤气塔模拟 石灰浆颗粒模型 颗粒表面的凝结与蒸发 颗粒温度的变化 颗粒表面ＳＯ２的吸收 颗粒内ＳＯ２浓度 颗 粒与壁面的作用 破碎，液膜，反弹 取决于颗粒表面张力， 颗粒速度，碰撞角度 石灰浆颗粒碰 壁后的破碎 石灰浆颗粒 温度的变化 通过ＵＤＦ实现 ３０ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ １５ 典型锅炉涤气塔模拟 模拟结果 与实验结果吻合好 模型用于实用涤气装置设计 水汽质量分数 ＳＯ２质量分数 ３１ 轴向速度 ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 典型锅炉涤气塔模拟 石灰浆颗粒轨迹 ＳＯ２质量分数 ３２ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ １６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用实例 燃烧污染物清理设备优化 换热器优化分析 快中子反应堆安全分析 生物质燃料 燃烧模拟 煤的气化模拟 风力发电系统 石化设备改造与优化 搅拌与混合的模拟 ３３ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 换热器ＣＦＤ分析 对换热器内部过程有深入理解 内部流场／温度分布 流体对换热管壁的冲蚀 ＣＦＤ分析指导换热器设计优化 改善换热器内流场分布的均匀性 ＦＬＵＥＮＴ换热器模型可用于系统层次分析 换热器作为燃烧系统中一组成模块 无需对换热器内部流动／传热细节进行模拟 ３４ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ １７ 管壳式换热器模拟 换热器效率受壳管内流场分布影响 出口处均匀流场 ？ 换热效果良好 不均匀流场 ？ 局部过热 ？ 设备损坏 通过ＣＦＤ模拟评估不同的设计方案 管路出口 壳体入口
ｐａｇｅ １
以工业需求作为软件开发的动力 工业产品要求 – 高性能，高速度，低成本 工程设计要求 – 高端模型，复杂 几何，快捷分析 ７ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化典型应用 传热装置 – 换热器， 干燥器， 预热／冷却器… 传质装置 – 分离器， 涤气器， 分馏塔盘， 填充床… 燃烧装置 – 烧嘴， 燃烧器， 锅炉， 焚化器， 燃气机…… 反应 装置 – 流化床， 鼓泡塔， 裂解炉， 燃料电池… 混合装置 – 搅拌混合， 静态混合， 剪流混合… 流体控制 – 阀门， 流量计， 分流器， 流体泵， 风机… 系统设计 – 水 力， 热力， 风力发电系统… 工程安全 – 物质传播， 设备损坏， 事故分析／预防… ８ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ４ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用关键技术 几何建模与网格生成 Ｇａｍｂｉｔ几何建模／主流ＣＡＤ几何导入 多种类型网格（六面体， 三角形， 菱形， 四面 体） 网格处理技术 ｈａｎｇｉｎｇ ｎｏｄｅ， ｎｏｎ－ｃｏｎｆｏｒｍａｌ， ａｄａｐｔｉｏｎ… 多面体（ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ）网格转换 旋转机械网格专用模块 Ｇ／Ｔｕｒｂｏ 混合型网格 ９ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用关键技术 湍流模型 雷诺平均模型 （ｋ－ε， ｋ－ω， ＳＡ） 雷诺应力模型 （ＲＳＭ） 大涡（ＬＥＳ）， 分离涡（ＤＥ Ｓ）， Ｖ２Ｆ ＬＥＳ火焰模拟 传热与相变模型 对流／导热／辐射 流体／固体共轭传热 辐射与离散相的耦合 １０ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ５ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用关键技术 化学反应模型 快速反应 （预混／非预混／部分预混， 化学平衡， 涡 扩散ＥＢＵ） 有限速率 （小火焰 波， 层流有限速率， ＥＤＣ， 组分 ＰＤＦ输运） 表面反应 污染物模型（ＮＯｘ， ＳＯｘ， Ｓｏｏｔ） 低ＮＯｘ烧嘴 Ｃｏｕｒｔｅｓｙ： ＧＥ Ｅｎｅｒｇｙ １１ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用关键技术 多相流模型 离散相 （煤粉／液滴燃烧， 喷雾模型） 自由表面（ＶＯＦ） 混合相模型 双欧拉模型（ Ｅｕｌａｒｉａｎ） 汽蚀模型（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ） 湿蒸汽模型 多相流化学反应 （相内， 相间） １２ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 流化床模拟 ６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用关键技术 动态区域与动网格模型 多参考系， 混合面（ｍｉｘｉｎｇ ｐｌａｎｅ）， 滑移网格 网格运动与变形的自动控制 动态层铺， 弹簧变形， 局部再生 网格分布的自动控制（网格尺度函数） 缸内网格模型 ６自由度刚体运动 转子泵网格 １３ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用关键技术
ｐａｇｅ ２
求解器 基于压力的分离与耦合求解 基于密度的显式与隐式耦合求解 多种空间／时间离 散，插值算法选择 并行计算 完全并行环境计算（共享与分布内存） 计算域自动分区 动态载荷分布 并行分区 １４ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ７ 内容提要 能源／石化行业面临的新挑战 ＣＦＤ在能源／石化行业中发挥的作用 ＦＬＵＥＮＴ在能源 ／石化行业应用的发展 ＦＬＵＥＮＴ在能源／石化行业的典型应用 ＦＬＵＥＮＴ应用于能源／石化行 业的关键技术 ＦＬＵＥＮＴ在能源／石化行业应用实例 结束语 １５ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ＦＬＵＥＮＴ能源／石化应用实例 燃烧污染物清理设备优化 换热器优化分析 快中子反应堆安全分析 生物质燃料 燃烧模拟 煤的气化模拟 风力发电系统 石化设备改造与优化 搅拌与混合的模拟 １６ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ８ 燃气污染物清理设备优化 工业燃烧主要污染物 – ＮＯｘ， ＳＯｘ 燃烧产物中污染物的控制 燃烧器的设计 – 火焰形状及温度分布的控制 燃烧后污染物的清理 喷淋注流催化／非催化还原 – ＳＣＲ， ＳＮＣＲ， ＦＧＤ 污染物清理效率很大程度取决于 流场的均匀性 清理设备的优化 – 流道设计的优化 减小流道内边界层分离 １７ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 选择性催化还原脱氮（ＳＣＲ） 通过ＮＯ与氨（ＮＨ３）的还原反应 ４ＮＯ ＋ ４ＮＨ３ ＋ Ｏ２ → ６Ｈ２Ｏ ＋ ４Ｎ２ 通常烟气温度（ ２００￣４００ ）下还原反应缓慢 通过催化剂加速反应 ＮＨ３喷淋 – 蒸发 – 混合 – 反应 脱氮效率 ７０％ ￣ ９０％ 混合 烟气 催化反应 氨水喷淋（ＡＩＧ） １８ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ ９ 选择性催化还原脱氮（ＳＣＲ） ＮＯｘ与ＮＨ３在理想当量 比条件下反应完全 良好的ＮＯｘ／ＮＨ３混合是 关键 ＣＮＯ／ＣＮＨ３ ＲＭＳ 值 ＜ ５％ 时效果最佳 Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ＮＨ３／ＮＯｘ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ％ ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ９５％ １９ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６ 典型燃煤锅炉ＳＣＲ装置 静态混合器 催化反应床 氨水喷淋器ＡＩＧ 烟气入口 （燃气预热器出口） 灰斗 排放口 ２０ ＦＬＵＥＮＴ解决方案 － ２００６