過(guò)程工程中的數(shù)值模擬20162

1、過(guò)程工程中的數(shù)值模擬（二）,潘艷秋 2016.04.10,過(guò)程工程中的數(shù)值模擬,,,,計(jì)算流體力學(xué)的未來(lái),計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,計(jì)算流體力學(xué)商業(yè)軟件簡(jiǎn)介,計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ),數(shù)值模擬技術(shù)簡(jiǎn)介,,,,,1,2,3,4,2,計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,5,6,3,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,CFD應(yīng)用范圍廣泛。所有涉及流體流動(dòng)、換熱、分子輸送等現(xiàn)象的問(wèn)題，基本都可通過(guò)CFD進(jìn)行模擬和分析。應(yīng)用領(lǐng)域：

2、水利工程、土木工程、航空航天工程、船舶和海洋結(jié)構(gòu)工程、石油化工、建筑設(shè)計(jì)、環(huán)境工程、食品工程、工業(yè)制造、生物醫(yī)學(xué)以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域 。,,4,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,4.1 在建筑學(xué)上的應(yīng)用,案例1：瑞士再保險(xiǎn)公司總部大樓(倫敦),外形獨(dú)特，“小黃瓜”，“宇宙飛船”、“穿網(wǎng)眼絲襪的雪茄”、“腌黃瓜”（Gherkin）…，總建筑面積7.64萬(wàn)m2 ，高179.8m2004年完全投入使用。最吸引人的地方，不是名字和外觀，而是它較同樣的

3、建筑節(jié)能一半以上：倫敦第一幢具有環(huán)境進(jìn)步意義(Environmental Progressive)的高層建筑。,5,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,利用CFD技術(shù)，計(jì)算一定水平風(fēng)量條件下，建筑物表面的壓力分布狀況、建筑物室外的氣流狀況，圖示方法直觀描述。,模擬設(shè)計(jì)方案的室內(nèi)自然通風(fēng)狀況，幫助設(shè)計(jì)人員確定位于每層采光井周邊的通風(fēng)口的位置。,設(shè)計(jì)是否合理？如何獲得最佳的自然通風(fēng)效果。,6,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,為了保持博物館所在的河岸公園的完整

4、性，同時(shí)也是為了呼應(yīng)基地附近的阿肯色河上的6座橋梁，該博物館的主體部分被設(shè)計(jì)成架空于地面之上的“橋”的形式。,案例2：克林頓博物館,7,CFD模擬室內(nèi)溫度場(chǎng)。模擬結(jié)果：參觀者頭頂上方的空調(diào)出風(fēng)氣流可以通過(guò)各個(gè)狹小的通道，并且沿著展墻上升，順利回到各個(gè)回風(fēng)口，帶走展品釋放的熱量。,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,主要的空調(diào)送風(fēng)和回風(fēng)口及室內(nèi)熱源的位置,Fluent模擬的室內(nèi)氣溫狀況,8,4.2 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,,模擬腦

5、脊液流體的動(dòng)力學(xué)及其與大腦組織間的復(fù)雜的相互作用--研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常的病因、尋找可行的潛在補(bǔ)救措施。右圖：一個(gè)心跳周期的整個(gè)顱- 脊髓系統(tǒng)中腦脊液流速和壓力場(chǎng)的變化。,案例1：腦脊液流動(dòng)模擬研究,9,利用ADINA軟件模擬腦脊液及其與腦組織的相互作用，通過(guò)求解Navier-Stokes方程和Darcy流方程，并與固態(tài)腦組織的運(yùn)動(dòng)方程耦合，對(duì)腦脊液整個(gè)顱脊系統(tǒng)的速度和壓力場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。,案例2：腦積水的研究,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,1

6、0,。,,,,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,比較正常（左圖）、腦積水（右圖）之間的腦脊液流動(dòng)模式。結(jié)果：腦積水引起的最大速度的位置和大小變化,11,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,4.3 在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用,通過(guò)對(duì)汽車(chē)車(chē)身的流場(chǎng)計(jì)算，得到車(chē)身表面的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩，繼而得出風(fēng)阻系數(shù)等一系列設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)分析流場(chǎng)可以對(duì)流動(dòng)過(guò)程和流場(chǎng)分布成因有更細(xì)致的了解；與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，通過(guò)修改車(chē)身幾何參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。,案例1：汽車(chē)外形設(shè)計(jì)

7、優(yōu)化,某車(chē)車(chē)身外部流場(chǎng)圖,12,可通過(guò)預(yù)混或者非預(yù)混模型，模擬進(jìn)氣和排氣過(guò)程。對(duì)于如何減小進(jìn)排氣阻力、增大充氣效率、設(shè)計(jì)氣門(mén)閥升程和錐度、進(jìn)排氣支管形狀等有重要意義。,案例2：發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,利用燃燒模型，對(duì)氣缸內(nèi)混合氣體的燃燒過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，對(duì)提高燃燒效率、探索爆震和表面點(diǎn)火成因及研究相應(yīng)對(duì)策有很重要的指導(dǎo)意義。,氣缸進(jìn)氣流線圖,13,案例3：復(fù)數(shù)車(chē)輛的行駛狀況模擬,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,復(fù)數(shù)車(chē)輛的行駛：

8、會(huì)車(chē)、超車(chē)及隊(duì)列行駛3 種氣動(dòng)特性是一個(gè)瞬態(tài)過(guò)程，目前國(guó)外也只是進(jìn)行了初步定性的分析，但是這也是一個(gè)重要的研究方向，對(duì)于研究該狀態(tài)下的操縱穩(wěn)定性有重要的作用。右圖：1 輛小轎車(chē)超車(chē)時(shí)的靜壓分布圖。,幫助研究人員發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生的操作穩(wěn)定性問(wèn)題，為改善設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)，有助于提高車(chē)輛行駛安全。,14,4.計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,水輪機(jī)、風(fēng)機(jī)和泵等流體機(jī)械內(nèi)部的流體流動(dòng)飛機(jī)和航天飛機(jī)等飛行器的設(shè)計(jì) 洪水波及河口潮流計(jì)算溫室及室內(nèi)的空

9、氣流動(dòng)及環(huán)境分析電子元器件的冷卻換熱器性能分析及換熱器片形狀的選取河流中污染物的擴(kuò)散汽車(chē)尾氣對(duì)街道環(huán)境的污染……,此外，計(jì)算流體力學(xué)如今還可用于許多生活領(lǐng)域。,過(guò)程工程中的數(shù)值模擬,,,,計(jì)算流體力學(xué)的未來(lái),計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,計(jì)算流體力學(xué)商業(yè)軟件簡(jiǎn)介,計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),數(shù)值模擬技術(shù)簡(jiǎn)介,,,,,1,2,3,4,15,計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,5,6,16,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,化學(xué)工程技術(shù)被誤認(rèn)為“夕陽(yáng)”產(chǎn)業(yè)

10、化學(xué)工程技術(shù)相對(duì)粗糙（與機(jī)械制造和電子信息等技術(shù)的精密性和日新月異的發(fā)展比）。新技術(shù)的開(kāi)發(fā)周期漫長(zhǎng)、費(fèi)用高昂、優(yōu)化困難。（在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)展的技術(shù)大多要經(jīng)過(guò)小試、中試等逐級(jí)放大才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)）,對(duì)過(guò)程的控制缺少有效的模型和反饋機(jī)制，運(yùn)行難以穩(wěn)定和優(yōu)化。（設(shè)計(jì)中的不確定性、機(jī)理性認(rèn)識(shí)的缺乏）,5.1 應(yīng)用背景,17,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用于化工中的必然：國(guó)際上，傳統(tǒng)的大宗產(chǎn)品的產(chǎn)值份額不斷降低，許多跨

11、國(guó)公司的發(fā)展重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向精細(xì)化學(xué)品，醫(yī)藥、生物和納米產(chǎn)品等高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品。在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，化學(xué)工程也在向微觀和宏觀進(jìn)行拓展。,,18,化學(xué)化工學(xué)科與產(chǎn)業(yè)鏈條：涵蓋從分子、納微、單元(顆粒、液滴、氣泡)、聚團(tuán)、設(shè)備、工廠、直至生態(tài)過(guò)程等不同尺度與層次每個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，純粹依靠理論分析或?qū)嶒?yàn)的經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)已越來(lái)越困難。前期實(shí)驗(yàn)的積累和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展；數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)模擬日漸成為研究熱點(diǎn)。,5.計(jì)算流體力學(xué)在化

12、工中的應(yīng)用,19,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,另一方面，流體廣泛存在于化學(xué)工程這個(gè)領(lǐng)域的各個(gè)地方。 流體力學(xué)從狹義上講是處理流體的動(dòng)量輸運(yùn)問(wèn)題的，但實(shí)際上絕大多數(shù)化工過(guò)程都是在流體的主導(dǎo)或參與下進(jìn)行的，而“三傳一反”也往往是緊密耦合的，并且一般是在流體力學(xué)的框架下聯(lián)合求解的。 流體力學(xué)是化工技術(shù)的最重要基石之一。而計(jì)算流體力學(xué)在化工過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬中也占有核心地位，并且其作用也與日俱增。,20,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,5

13、.2 CFD在化工過(guò)程中的應(yīng)用簡(jiǎn)介,化學(xué)工程中，計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用的具體設(shè)備與過(guò)程較多。,固定床流動(dòng)和傳熱研究提供精確的局部流動(dòng)和傳遞信息。如速度分布、壓力分布、溫度分布、組分濃度分布等，而傳統(tǒng)的研究方法一般只能提供上述參數(shù)的平均值。使固定床流動(dòng)和傳熱研究進(jìn)入到一個(gè)嶄新的時(shí)代，也為更高性能的固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)帶來(lái)新的希望。,（1）攪拌床和移動(dòng)床等涉及的單相湍流和多孔介質(zhì)流,21,固定床內(nèi)的流道幾何形狀極端復(fù)雜。兩類(lèi)應(yīng)用CFD的

14、研究：,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,把固定床視為一種等效的多孔介質(zhì)或者采用擬均相假設(shè), 發(fā)生在床層中的化學(xué)反應(yīng)被處理成守恒方程的源項(xiàng)。,1,2,直接求解床層內(nèi)復(fù)雜流道內(nèi)的流動(dòng)和傳遞控制方程。,隨著CFD技術(shù)的發(fā)展和成熟，近年來(lái)多采用直接模擬固定床流動(dòng)和傳熱情形。,22,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,圖：Guardo等，CFD固定床反應(yīng)器內(nèi)的顆粒-流體的對(duì)流傳熱模擬研究。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。,考察了密度梯度、流動(dòng)方向、速度對(duì)傳熱的影響。

15、結(jié)論：,反向的密度梯度會(huì)引起水力學(xué)不穩(wěn)定性并因此產(chǎn)生軸向彌散和傳熱速率的降低。向上流動(dòng)時(shí)可以獲得較大傳熱速率；流動(dòng)速度本身會(huì)直接影響強(qiáng)制對(duì)流的傳熱速率, 流速越大越強(qiáng)化傳熱。,23,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,評(píng)價(jià)：固定床的CFD模擬也有其局限性。多局限于較少的填充顆粒數(shù)目（一般不超過(guò)100顆）和比較規(guī)則的填充方式（僅Guardo等采用介于規(guī)則填充和隨機(jī)填充之間的填充方式），這與工程中的真實(shí)的固定床的研究和開(kāi)發(fā)需要還有一定的距離

16、。主要的兩大方面障礙：,24,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,（ 2）涉及顆粒流體的系統(tǒng),流化床、顆粒輸運(yùn)、旋風(fēng)分離器、顆粒沉降等旋風(fēng)分離器：含雜質(zhì)氣體沿軸的切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，氣流受導(dǎo)向葉片的導(dǎo)流作用而產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，密度大的液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁呈螺旋形下落流出旋風(fēng)管排塵口至設(shè)備底部。旋轉(zhuǎn)的氣流在筒體內(nèi)收縮向中心流動(dòng)，向上形成二次渦流經(jīng)導(dǎo)氣管流出，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的。,25,5.計(jì)算流體

17、力學(xué)在化工中的應(yīng)用,模擬結(jié)果：旋風(fēng)分離器內(nèi)的旋流速度及速度矢量圖，不同粒徑顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡→可進(jìn)一步研究顆粒分離程度。,CFD模擬某粒徑顆粒在旋風(fēng)分離器內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡圖示,26,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,例：乙烯裂解爐內(nèi)的燃燒。乙烯裂解爐：乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，爐內(nèi)的燃燒情況決定著裂解爐的運(yùn)行情況。爐內(nèi)的燃燒是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程, 影響因素很多，如爐膛的幾何尺寸、爐管的布置結(jié)構(gòu)、燃燒器的結(jié)構(gòu)形式、燃燒器的布置位置、燃料的組

18、成、燃料的流量和壓力等。CFD數(shù)值模擬技術(shù)是目前設(shè)計(jì)燃燒器或評(píng)價(jià)燃燒器優(yōu)劣的最先進(jìn)的手段。,（ 3）化學(xué)反應(yīng)的模擬（如燃燒器、反應(yīng)器等）,27,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,對(duì)燃燒器進(jìn)行CFD數(shù)值模擬的優(yōu)勢(shì)：,進(jìn)行多方案比較。設(shè)計(jì)方案之間的區(qū)別可以通過(guò)修改幾何模型和調(diào)整網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)，這就保證了方案之間的比較可以快速高效地進(jìn)行。詳細(xì)地了解爐膛內(nèi)的燃燒情況。通過(guò)CFD軟件的后處理功能, 爐膛內(nèi)的火焰形狀、流場(chǎng)、溫度和壓力的分布場(chǎng)等都可通過(guò)

19、建立等值面、云圖等手段直觀地表達(dá)。經(jīng)濟(jì)性。對(duì)燃燒器的CFD數(shù)值模擬完全在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，相比于傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法可以大大降低研發(fā)費(fèi)用。,液體燃燒系統(tǒng),28,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,右圖：由2個(gè)底部燃燒器和4個(gè)側(cè)壁燃燒器聯(lián)合供熱的燃燒器的溫度分布圖。溫度最高的區(qū)域：出現(xiàn)在底部燃燒器燃燒火焰的外圍區(qū)域，隨著高度的增加溫度有所降低；爐膛上部由側(cè)壁燃燒器補(bǔ)充熱量，使?fàn)t膛內(nèi)靠近燃燒器的一邊形成高溫區(qū)域，與爐管面相鄰區(qū)域溫度略低。,29

20、,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,（4）在膜技術(shù)及膜生物反應(yīng)器研究中的應(yīng)用,CFD在膜技術(shù)領(lǐng)域的運(yùn)用，比較早的是有關(guān)膜組件研究的水力學(xué)模型和其中流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情況的探索。1994年，Belfort總結(jié)了當(dāng)時(shí)膜過(guò)濾中流體運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究及進(jìn)展，總結(jié)了各種數(shù)學(xué)模型的建立。將CFD用于膜分離工藝研究的報(bào)道最近才逐漸多起來(lái)。隨著流體力學(xué)模型的不斷完善，CFD在膜技術(shù)領(lǐng)域中的運(yùn)用越來(lái)越多，主要運(yùn)用在膜污染機(jī)理的研究、膜組件及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)優(yōu)化、水力條件

21、的模擬。,,30,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,CFD在膜技術(shù)領(lǐng)域研究中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)：,31,案例1：在膜分離技術(shù)研究中的應(yīng)用CFD在膜蒸餾過(guò)程的應(yīng)用研究,膜蒸餾：采用疏水微孔膜并以膜兩側(cè)蒸氣分壓差作為傳質(zhì)推動(dòng)力的分離過(guò)程。與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，具有截留率高、成本低、操作溫度和操作壓力低、占地小等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為一種非常有前途的分離技術(shù)。,膜蒸餾原理圖,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,,1.膜組件 2.壓力表 3.溫度計(jì) 4.轉(zhuǎn)子

22、流量計(jì) 5.量筒 6.料液輸送泵 7.冷卻水輸送泵 8.料液儲(chǔ)槽 9.冷卻水儲(chǔ)槽 10.調(diào)節(jié)閥圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,33,研究意義：,通過(guò)CFD軟件對(duì)膜蒸餾過(guò)程的模擬研究,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,圖1 管式膜蒸餾三維網(wǎng)格局部示意圖,,,,（1）劃分網(wǎng)格,利用GAMBIT軟件對(duì)膜蒸餾的三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到297513個(gè)網(wǎng)格，得到Hex/Wedge即六面體/楔形網(wǎng)格；,34,5.計(jì)算

23、流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,圖2 距入口不同距離處膜管內(nèi)的速度等值線圖,（2）模擬結(jié)果,隨著距入口距離的增加，流動(dòng)邊界層逐漸形成并發(fā)展，距入口處越遠(yuǎn)流動(dòng)邊界層越厚、中心速度越大，這與標(biāo)準(zhǔn)的管內(nèi)速度分布規(guī)律一致。,35,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,圖3：膜蒸餾過(guò)程的溫度分布等值線圖(料液區(qū)域和膜區(qū)域)。結(jié)果：流體區(qū)域溫度降幅很小，溫降主要集中在膜內(nèi)。,36,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,圖4：流量對(duì)溫度的影響,5.計(jì)算流體力學(xué)在

24、化工中的應(yīng)用,,圖7 不同入口距離處膜管內(nèi)的溫度分布,,圖9 膜管內(nèi)的剪應(yīng)力分布,內(nèi)側(cè)膜面處的剪應(yīng)力分布圖：在入口段（0-20mm）邊界層很薄，形成較大的速度梯度，剪應(yīng)力的變化也較大；隨著邊界層的逐漸發(fā)展（20-40mm），速度分布趨緩，速度梯度逐漸變小，剪應(yīng)力也隨之變?。贿M(jìn)入充分發(fā)展區(qū)域（40-100mm），由于速度分布趨于穩(wěn)定，與z值無(wú)關(guān)，因而剪應(yīng)力保持恒定不變。,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,39,案例2： CFD在合成氣制甲醇

25、中的應(yīng)用研究,固定床管式甲醇合成反應(yīng)器物理模型,,劃分網(wǎng)格,煤→制合成氣→制甲醇,,（1）,（2）,,加密：壁面附近,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,反應(yīng)速率云圖,反應(yīng)溫度云圖,原料氣剛接觸催化劑床層時(shí)，a和b反應(yīng)速率均最大。沿反應(yīng)器軸向， a反應(yīng)速率減小-增大-到0；b反應(yīng)速率…,在催化劑區(qū)，反應(yīng)管軸向溫度逐漸升高，距催化劑入口約40mm處溫度達(dá)最大值并保持不變。,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,主要組分濃度分布,,還可得到的結(jié)果

26、：關(guān)于溫度、壓力、速度、濃度分布的線圖,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,0.3微米微通道網(wǎng)格劃分圖示,,建立2維物理模型對(duì)應(yīng)網(wǎng)格,,案例3： CFD在微通道換熱研究中的應(yīng)用,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,Re=5000，中心速度沿流向分布圖,入口段,冷卻段,出口段,,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,圖22 模擬得到的Cf-Re圖,轉(zhuǎn)捩發(fā)生：Re=2400--2800之間與經(jīng)典理論、實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。,Re=100—2000

27、0模擬得到的Cf-Re圖,,,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,,整體溫度分布,固體溫度分布,液體溫度分布,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,46,今后計(jì)算流體力學(xué)在化學(xué)工程領(lǐng)域的主要研究方向：利用CFD技術(shù)解決具體生產(chǎn)過(guò)程中的工程實(shí)際問(wèn)題，創(chuàng)建高效、清潔的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。CFD技術(shù)與化工工藝計(jì)算模擬軟件（如Pro‖、Hysys或Aspen等）的有效結(jié)合，使整個(gè)過(guò)程更具高效性。塔板上流體流場(chǎng)模擬與塔板效率計(jì)算的有效結(jié)合，這一領(lǐng)域的研究

28、今后將加大力度，在不久將來(lái)會(huì)有所突破。CFD技術(shù)與新設(shè)備、新工藝的開(kāi)發(fā)相結(jié)合，創(chuàng)新工藝設(shè)備解決實(shí)驗(yàn)室成果向產(chǎn)業(yè)化過(guò)度的瓶頸問(wèn)題。,,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,47,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,CFD在膜技術(shù)領(lǐng)域研究中存在的問(wèn)題：,48,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,如高效的微換熱器的開(kāi)發(fā)[Tuckerman，1988]，微流體控制(microfluidics) [Groisma，2003]，微型硝化反應(yīng)氫氣催化燃燒

29、系統(tǒng)[Cao，2005]為新興的微流動(dòng)研究提供了令人激動(dòng)的廣闊前景。,（5）CFD在微機(jī)械及微化工系統(tǒng)應(yīng)用,（6）CFD在高分子復(fù)雜流體的流變學(xué)和流體力學(xué)模擬中的應(yīng)用,5.計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,高分子復(fù)雜流體的流變學(xué)和流體力學(xué)模擬：流動(dòng)減阻[Alben，2002；Denn，2004]微生物的運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)輸運(yùn)現(xiàn)象等 [Pozrikidis，2003；Solem，2002]、生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)[Dhanasek

30、haran，2005]、藥物釋控技術(shù)[Vuorio，2003]等。,,（7）用FLUENT 軟件模擬文丘里管水力空化現(xiàn)象,過(guò)程工程中的數(shù)值模擬,,,,計(jì)算流體力學(xué)的未來(lái),計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用,計(jì)算流體力學(xué)商業(yè)軟件簡(jiǎn)介,計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),數(shù)值模擬技術(shù)簡(jiǎn)介,,,,,1,2,3,4,51,計(jì)算流體力學(xué)在化工中的應(yīng)用,5,6,52,6.計(jì)算流體力學(xué)的未來(lái),CFD是對(duì)純理論和純實(shí)驗(yàn)方法很好的促進(jìn)和補(bǔ)充，已成為流體力學(xué)研究中的新一元。CFD今

31、后將服務(wù)于以下兩個(gè)方面：增強(qiáng)設(shè)計(jì)過(guò)程。計(jì)算流體力學(xué)在制造業(yè)當(dāng)中已產(chǎn)生了非常大的影響，諸如前面我們提到過(guò)的飛機(jī)、汽車(chē)等的設(shè)計(jì)過(guò)程等，其都有著不可替代的重要作用。美國(guó)國(guó)家研究協(xié)會(huì)甚至在《21世紀(jì)航空技術(shù)》當(dāng)中稱(chēng)其為未來(lái)十年氣動(dòng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。作為研究工具增強(qiáng)人們對(duì)流體力學(xué)的理解并促進(jìn)其研究。計(jì)算流體力學(xué)有著前面提到過(guò)的成本低、速度快、可模擬各種不同工況、可反復(fù)研究等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，必將更加廣泛地運(yùn)用于流體力學(xué)領(lǐng)域的研究，結(jié)合理論及實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)

32、人們對(duì)于流體力學(xué)的理解。,53,6.計(jì)算流體力學(xué)的未來(lái),今后計(jì)算流體力學(xué)在化學(xué)工程領(lǐng)域的主要研究方向：利用CFD技術(shù)解決具體生產(chǎn)過(guò)程中的工程實(shí)際問(wèn)題，創(chuàng)建高效、清潔的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。CFD技術(shù)與化工工藝計(jì)算模擬軟件，如Pro2、Hysis或者Aspen等平臺(tái)的有效結(jié)合，使整個(gè)過(guò)程更具效率性。塔板上流體流場(chǎng)模擬與塔板效率計(jì)算的有效結(jié)合，這一領(lǐng)域的研究今后將加大力度，在不久將來(lái)會(huì)有所突破。CFD技術(shù)與新設(shè)備、新工藝的開(kāi)發(fā)相結(jié)合，創(chuàng)新