在化工行業的廣闊領域中,流化床的應用極為廣泛,從石油化工的催化裂化,到制藥行業的顆粒干燥,再到食品加工的物料處理,流化床在各類化學反應和物理過程中扮演著核心角色。然而,傳統的流化床設計與優化方式往往依賴經驗和反復試驗,不僅耗時耗力,還難以實現設備性能的精準把控。在這樣的背景下,計算流體動力學(CFD)技術憑借其強大的模擬和分析能力,成為化工行業提升競爭力的有效工具。?
CFD技術通過建立數學模型,利用計算機對流體流動、傳熱傳質以及化學反應等過程進行數值模擬,能夠直觀呈現流化床內復雜的物理化學現象。對于化工企業而言,CFD 的價值首先體現在優化設備設計上。借助 CFD 模擬,工程師可以在設計階段就精準預測不同結構和操作條件下流化床內的流場分布、顆粒運動規律以及傳熱傳質效率,避免因設計不合理導致的能耗高、效率低等問題,大幅縮短研發周期,降低開發成本。其次,CFD 有助于優化運行參數。通過模擬不同工況下的反應過程,企業能夠找到最佳的操作條件,提高產品質量和產量,增強市場競爭力。
作為行業領先的仿真技術提供商,積鼎針對流化床應用場景,推出了全面且專業的仿真解決方案。積鼎的 VirtualFlow 軟件和多尺度離散模擬軟件 DEMms 在流化床仿真中發揮著重要作用。
在模擬技術層面,VirtualFlow 軟件具備豐富的湍流模型、多相流模型以及便捷的剛體運動定義功能。在流化床仿真中,它能夠采用拉格朗日顆粒跟蹤模型模擬固體顆粒的運動,以四向耦合的方式精準模擬密相顆粒間的相互作用,同時充分考慮顆粒相對于整個流場的體積分數,從而精確呈現流化床內顆粒的運動規律和流場特性,為工藝參數設計提供可靠依據。離散模擬軟件DEMms 則在處理復雜顆粒體系方面表現出色,其高效的異構并行計算能力,可實現萬核以上大規模計算,處理超十億級計算顆粒數,能夠輕松應對流化床內數量龐大、形態各異的顆粒模擬需求。?
在算法優化方面,積鼎有著獨特的優勢。DEMms軟件基于介尺度結構的粗粒化算法,在保證模擬精度的前提下,極大減少了計算量,顯著提高計算效率,使大規模流化床模擬更加高效可行。在處理寬粒徑分布的顆粒體系時,采用的多重網格搜索和多重通訊算法,能有效優化計算過程,降低內存使用量,提升計算速度,確保對流化床內復雜顆粒體系的準確模擬。?
積鼎的仿真解決方案在實際應用中成果顯著。在氣固流化床設計優化案例中,運用 DEMms 軟件的 GPU 并行技術和先進算法,實現了氣固循環流化床全回路模擬,大幅提高了計算能效和對復雜組件的適應度,為反應器結構優化和放大設計提供了有力支持;
(https://file1.elecfans.com/web3/M00/20/5E/wKgZO2haMjmAcyI3AAE6Kqw5Lp4742.png)
在DMTO反應器積碳全過程模擬中,借助粗粒化技術和集總反應動力學模型,清晰呈現催化劑積碳完整過程,實現了對積碳分布的有效調控。?
積鼎在流化床仿真領域的解決方案,憑借先進的技術、優化的算法和豐富的實踐經驗,為化工行業提供了強大的技術支持,助力企業實現高效、精準的生產運營。
審核編輯 黃宇
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