石油化工装置的流体动力学模拟与性能改进

目前,石油化工生产过程中,对石油化工装置进行模拟与性能改进是非常重要的研究方向。本文的主要目的是先进的数值模拟方法来研究对石油化工装置进行优化,从而达到提高生产效率,降低能耗,降低环境污染的目的。主要介绍了 介绍了流体动力学模拟的基本原理和方法,CFD (Computational Fluid Dynamics, CFD)与多相流数值模拟的理论与方法。在此基础上,重点研究了石油化工装置中的混合、分离、传热与质量传递等关键的流体力学问题。从器件设计、工艺参数优化、材料制备等方面开展研究。最后对重要性和未来的发展方向进行了研究,希望能对石油化工装置的可持续发展起到积极的推动作用。

一种计算机模拟的针阔林木抗风性能分析

自然界中的强风常常对树木造成不可逆破坏,分析强风穿过时树林内部的气流情况有利于评估树木的抗风性,更好地理解如何减轻风的影响。以阔叶树和针叶树为原型,提取了二者叶团簇和枝干构造的特点,建立两种结构不同的树木模型,组合成树林模型,在3个不同叶面积密度下进行风力作用下的仿真模拟实验。分别使用改进的k-ε双方程模型和k-ω双方程模型以设置风环境,并且用龙格-库塔法分析求解湍流模型。k-ε双方程模型下,当叶面积密度分别为1,5和10 m~2/m~3时,阔叶林背风侧20 m处的最低风速与入口风速相比下降了49.60%,67.23%和80.40%,针叶林分别为55.13%,68.90%和78.29%。k-ω双方程模型展示了阔叶树林内部风场的复杂性。结果表明,叶面积密度与树林挡风能力之间是非线性关系,树林的挡风能力随叶面积密度的上升而增强,增强到一定程度后上升幅度减缓。不同的树木结构会导致风场的变化,影响同等强度风荷载下的受损概率和挡风能力。叶面积密度高、树冠体积大的树木更容易在强风中受到损害。

特大型气体渗碳炉的流场动力学计算机模拟

利用流体动力学的基本原理用计算机模拟了大尺寸齿轮在井式渗碳炉内进行气体渗碳时的流场分布。在炉内流场和温度场都达到稳定状况的定常流动工况下，分别比较了不同的齿轮直径及其摆放在炉内不同位置时的流速变化。计算结果说明，对于高度小于直径的渗碳炉采用单一顶置式风扇和合理的导流罩及导流桶设计，可以获得有利于炉温均匀性和渗碳均匀性的气流分布；计算机模拟还确定了工件、试样和氧探头的合理位置。生产使用的情况显示了流场动力学计算机模拟的优越性。

基于CFD(计算流体动力学)的两栖车绕流场模拟

利用计算流体动力学理论,对不计自由面的两栖车辆的粘性绕流场进行了数值模拟,重点介绍了关键的SST k-ω湍流模型和混合网格布置方法。计算结果基本与实验数据吻合。

基于计算流体动力学(CFD)的二次供水系统贮水设施水力状态数值模拟

二次供水贮水设施的水力状态对二次供水水质具有重大影响,借助大型流体软件FLUENT,作者采用k-ε方程对水池流态进行了数值模拟,比较进/出水口位置不同、导流板长度及个数不同水池内水流流态和流速。结果表明设置导流板可以提高水池内水流流速、减少死水区面积,这为二次供水贮水设施的设计提供了重要的参考价值。

计算流体动力学在冲击器设计和模拟中的应用

冲击器对旋冲钻井技术的实施起着至关重要的作用。随着计算流体动力学(CFD)技术的发展,CFD也逐渐应用到冲击器的设计和模拟当中。优选了适合液动射流式冲击器性能模拟的CFD软件,建立了计算模型并进行了计算分析,同时利用先进的粒子图像测速(PIV)技术对射流元件的内部流场进行了观测,对CFD模型进行了验证。最后指出,随着计算机技术的不断发展以及CAD/CAE、CFD和PIV技术的有机融合,冲击器虚拟样机设计和模拟技术将会得到进一步的发展和提高,这也是冲击器设计和模拟技术的一个重要发展方向。

银山多金属矿床成矿分带的流体动力学计算模拟

对江西银山矿床流体动力学热质输运数值模拟研究表明，矿区出露的次火山岩墙尽管与矿化有密切的时空联系，但不能产生持久高强度的引起大范围矿化的能量场．模拟证实，矿区深部存在隐伏岩体，其形态可能受银山背斜的控制，岩体顶面向南缓倾是矿化由早至晚由北东向南西迁移的主要原因．模拟结果合理解释了矿床分带的偏心规律．运用流体动力学计算模拟进行深部成岩预测，取得了预期效果．

基于计算流体动力学的偏心环空流场数值模拟

在流体计算软件PHOENICS的VR编辑环境中,建立了偏心环空流场几何模型.采用三维均匀正交网格,应用湍流模型和壁面函数法处理固壁边界,在不同偏心度的情况下对流场进行计算,分析了偏心度对偏心流场速度分布和压力损失的影响.将量纲为1的压降模拟结果,与文献[11]给出的不同偏心度时偏心环空流的量纲为1压力PR计算表达式结果进行对比,其结果吻合较好.

循环流化床生物质气化炉内计算流体动力学模拟——鼓泡流化床内改进的颗粒床模型(英文)

采用改进颗粒床模型的CFD方法模拟了实验室规模冷模装置内鼓泡床的流体流动时空特性。模拟结果表明表观气速是影响气固动态特征和压力波动的主要因素之一:随表观气速的增大,气泡数目增加,气泡体积增大,压力波动增强;气速越高时均压降越大;在内循环鼓泡流化床内固体颗粒呈“单室”流型。上述与实验观察相吻合的模拟结果将有助于放大和设计商业化的内循环流化床生物质气化炉。

计算流体动力学(CFD)软件在提高发电技术经济效益研究中的应用

介绍英国Durhan 大学工程学院利用计算流体动力学(CFD)软件解决汽轮机和锅炉等发电设备改进设计中遇到的流体流量和热传递问题的情况,其中涉及采用CFD软件对汽轮机轴向和径向流量的各项特性进行模拟试验,及对锅炉烟气流量分布进行研究。

模拟软件应用的新领域 CFD计算流体动力学软件在制药行业中的应用

CFD计算流体动力学软件是一款能够设计整套设备及其配套的仪器仪表的模拟软件。目前，这一软件在制药工业领域中也凸显了其优点。

计算流体动力学在食品热处理中的应用

简要介绍了计算流体动力学(CFD)在食品热处理中的求解过程、软件结构及常用软件,并对CFD模拟食品焙烤与热杀菌过程的相关研究进行了综述,同时总结了CFD的优点与不足,并展望了其在食品热处理中的发展与应用前景。

基于流体动力学理论的景观瀑布数值模拟

作为旅游和局部生态环境重要组成部分的景观瀑布,其泄流状态的逼真模拟对于景观设计有重要的意义。基于计算流体动力学(CFD)理论,采用流体体积函数(VOF)法追踪自由表面,以RNGk-ε紊流模型封闭方程组,建立了景观瀑布的水力学数值模型。通过与经验公式的结果进行对比,验证了该水力学数值模型的准确性。将该方法应用于昆明"两江"瀑布景观公园,经分析,北段三跌坎和南段直跌坎在最小流量工况下的景观效果较好,可避免枯水期劣质景观的出现。

计算流体动力学在轨道交通环控系统分析中的应用

介绍了近年来发展较快的一种计算机辅助设计技术——计算流体动力学(CFD),并将其与世界上第一个地铁环控计算机模拟软件SES进行比较,对CFD在城市轨道交通环控系统中的应用进行了分析和探讨。

高校暖通空调专业计算流体动力学教学探讨

计算机和数值模拟技术的发展为工程学科带来了前所未有的契机,也为传统工程设计和研究提供了便利的方法。计算流体动力学（CFD）通过利用数值方法求解流体流动和传热传质的控制方程,在工程学科中具有重要的应用。在暖通空调工程领域里,CFD方法可方便的应用于建筑室内环境设计和优化分析、建筑室外环境评价分析和自然通风、特殊空间内环境的分析和设计、建筑设备内流体流动和传热的分析等,对于解决暖通空调实际问题具有巨大的潜力和优势[1],因此近年来在高校暖通学科中得到了不断的推广。

射频等离子体放电动态过程的流体动力学模拟

用流体动力学方法研究了射频放电的动态演变过程．得到了粒子密度、电子能量和电场的动态分布图．通过对功率密度的推导和鞘层厚度的定量定义，发现两者之间存在一定的函数关系．此外，动态分布图还表明：放电的演变主要发生在鞘层内部，两鞘层的演变相差１８０°相位角，极板材料对放电有影响．

基于CFD的加压浸出过程流体动力学研究

为了研究加压浸出过程中加压釜内流场特征及影响规律,基于CFD方法,采用标准湍流模型及多重参考系方法,设置操作压强为1.0 MPa,对加压浸出过程流体动力学进行数值模拟,分析了搅拌桨高度及桨叶倾斜角度对流场及流形的影响规律,搅拌速度与流场分布及湍动能、湍流耗散率的关系,并用PIV实验验证了模型的可靠性。结果表明:使用三斜叶式搅拌桨时加压釜内流形呈双回路结构,搅拌桨高度对流场流形及漩涡位置有较大影响;随着桨叶倾角增大,釜搅拌功率降低,釜内主流向轴向流偏移,当倾角为45°时,釜内循环效果较好;增大转速,搅拌功率指数上升,当转速为600 r/min时,搅拌死区范围最小,再增大转速无法有效提升釜循环混合能力;流场湍动能在桨叶区域存在峰值,且随转速增加而增大,并在釜上部分迅速衰减,湍流耗散主要集中在桨叶尾涡区域,随转速增大呈指数增长。

运用二维计算流体动力学探索养殖水道的水流排放策略

计算流体力学（CFD）是一种有用的数值分析工具，可用于模拟像水产养殖池等的物理边界周围或内部的流体流动特性。CFD能够预测水产养殖系统的运行性能，与物理试验相比，它具有更灵活及更具成本效益等优势。利用CFD技术对一个多单元养殖水道（MCR）进行了二维模拟，以探索MCR的流体动力学，并优化可改善固体去除的水流排放策略。结果揭示，在表述流体流动特性上，CFD模拟结果和现场实测数据之间具有良好的一致性。相对于三维流体力学模拟，二维模型使用起来更简单。由于CFD具有操作灵活和性价比高的优点，在设计、测试、研发或优化养殖池及其它反应器系统时，可以利用二维的CFD作为一个快速的验证工具。

CFD在汽车空气动力学设计中的应用

计算流体力学（ＣＦＤ）正大量应用于汽车的开发过程中，它的出现将减少传统所需的风洞试验次数。目前，ＣＦＤ可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无粘到有粘的几乎所有的流动现象。为了使得ＣＦＤ更好地应用于交互设计过程中，目前最大的挑战是提高ＣＦＤ模拟复杂流动现象以及复杂几何形体的能力和模拟速度。