模擬移動(dòng)床(SMB)色譜模型的求解方法研究.pdf

1、模擬移動(dòng)床(SMB)色譜技術(shù)是一種強(qiáng)大的且極具吸引力的新型吸附分離手段，時(shí)空守恒元解元(CE/SE)方法是求解守恒型方程的一種全新的高精度的數(shù)值研究方法，本文將兩者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)研究取得了較好的效果。一方面為SMB色譜吸附分離模型探索出了一種優(yōu)越、快速高效的數(shù)值方法，使得SMB色譜吸附分離過(guò)程的整體性能得到了提升和改善，相應(yīng)地為工業(yè)色譜分離帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；另一方面，將國(guó)際上流行的時(shí)空CE/SE方法的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到

2、SMB色譜吸附分離領(lǐng)域，某種程度上證實(shí)了該高效算法的廣泛適用性和強(qiáng)大的處理復(fù)雜流體問(wèn)題的能力。
　　 本文首先對(duì)SMB色譜吸附分離模型進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)模擬仿真，對(duì)模型數(shù)值求解方法的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，二階中心差分機(jī)制的數(shù)值解不穩(wěn)定，一階迎風(fēng)機(jī)制的數(shù)值結(jié)果與五階WENO機(jī)制的數(shù)值結(jié)果的精確度表現(xiàn)出近5倍的最大差距，且計(jì)算速度也達(dá)到了接近9倍的差距，因而推出數(shù)值求解方法的優(yōu)劣對(duì)SMB色譜分離效果的影響比較大的結(jié)論，以及SM

3、B色譜模型的傳統(tǒng)數(shù)值方法表現(xiàn)出了求解速度慢、數(shù)值結(jié)果不穩(wěn)定、精度不高的局限性。接著引入了對(duì)時(shí)空CE/SE方法的深入研究，通過(guò)仿真求解一維守恒型對(duì)流擴(kuò)散方程，得出時(shí)空CE/SE方法具有求解數(shù)值結(jié)果穩(wěn)定、高效和高精度的優(yōu)點(diǎn)。然后將時(shí)空CE/SE方法與SMB色譜模型結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究，將時(shí)空CE/SE方法應(yīng)用到具體SMB色譜模型上進(jìn)行仿真求解，在理論和模擬仿真結(jié)果上分別與正交配置有限元法(OCFEM)進(jìn)行了整體比較，結(jié)果表明，時(shí)空CE/SE方法

4、比OCFE方法穩(wěn)定，精確度比OCFE方法高近5%，計(jì)算速度也比OCFE方法提高了近1/3。最后又借助實(shí)際工業(yè)葡萄糖-果糖SMB色譜吸附分離實(shí)例，針對(duì)時(shí)空CE/SE方法本身的CFL數(shù)和網(wǎng)格數(shù)兩個(gè)主要參數(shù)對(duì)分離性能的影響，通過(guò)模擬仿真對(duì)數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，CFL數(shù)對(duì)結(jié)果影響較小，網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)對(duì)結(jié)果影響較大，且分離過(guò)程在CFL數(shù)為0，8、網(wǎng)格數(shù)為51和第40個(gè)周期循環(huán)時(shí)達(dá)到偽穩(wěn)定狀態(tài)，數(shù)值計(jì)算結(jié)果的性能相對(duì)是最好的，并且在選擇了滿足

5、穩(wěn)定性和精度要求的合適網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)的情況下，CFL數(shù)在滿足穩(wěn)定性要求的｜v｜<1范圍內(nèi)還可以適當(dāng)?shù)脑龃髞?lái)減少計(jì)算時(shí)間和提高精度。
　　 本文的研究，把時(shí)空CE/SE方法的優(yōu)越性在SMB色譜模型上加以體現(xiàn)，對(duì)時(shí)空CE/SE方法和SMB色譜吸附分離問(wèn)題的研究都取得了進(jìn)展。將本文的研究成果應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)工程上指導(dǎo)實(shí)踐，根據(jù)本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果，理論上能夠減少實(shí)驗(yàn)成本，提高效率，有利于工業(yè)放大，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但在工業(yè)工程上的