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1、第27卷第5期现代化工May20072007年5月ModernChemicalIndustry·65·知识介绍计算流体力学在化学工程中的应用1211黄永春,唐 军,谢清若,马月飞(1.广西工学院生物与化学工程系,广西柳州545006;2.广西大学化学化工学院,广西南宁530004)摘要:计算流体力学(CFD)用于求解固定几何形状设备内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其他方程,已成为研究化工领域中流体流动和传质的重要工具。本文概述了CFD的基本原理以及CFD在化学工程领域方面的应用,重点介绍了CFD在搅拌槽、换热器、蒸馏塔、薄膜蒸发器、燃
2、烧等方面的应用。关键词:计算流体力学;数值模拟;流体流动;化学工程中图分类号:TQ02111文献标识码:A文章编号:0253-4320(2007)05-0065-04Applicationofcomputationalfluiddynamicsinchemicalengineering1211HUANGYong2chun,TANGJun,XIEQing2ruo,MAYue2fei(1.DepartmentofBiologicalandChemicalEngineering,GuangxiUniversityofTechnology,Liuzh
3、ou545006China;2.SchoolofChemicalEngineering,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)Abstract:Computationalfluiddynamics(CFD)involvesthenumericalsolutionofconservationequationsformomentum,energyandmassinaflowgeometryofinterest,togetherwithadditionalsetsofequationsreflectingthe
4、problemathand.Itisaverypowerfulandimportanttoolofstudyingflowfieldandmasstransferinthechemicalengineering.InthispaperthegeneralprincipleofCFDandtheapplicationofCFDinchemicalengineeringarereviewedandespeciallytheapplicationofCFDinstirredtank,heatexchanger,distillationtray,th
5、in2filmevaporatorandcombustorisintroduced.Keywords:computationalfluiddynamics(CFD);numericalsimulation;fluidflow;chemicalengineering 计算流体力学(CFD)是流体力学的一个分支,过滤及干燥等设备及装置内流体的流动。用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量1CFD基本原理及常用工具和质量方程以及相关的其他方程,并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关数据。CFD最CFD是以动量、能量、质量守恒方程为基础
6、,用早运用于汽车制造业、航天事业及核工业,解决空气数值计算方法直接求解流动主控方程(Navier2Stokes动力学中的流体力学问题。CFD计算相对于实验研方程)以发现各种流动现象规律。CFD计算方法主究,具有成本低、速度快、资料完备、可以模拟真实及要有3种:差分法、有限元法、有限体积法。CFD是理想条件等优点,从而使CFD成为研究各种流体现多领域交叉的学科,涉及计算机科学、流体力学、偏象,设计、操作和研究各种流动系统和流动过程的有微分方程的数学理论、计算几何学、数值分析等学利工具。20世纪60年代末,CFD技术已经在流体科。CFD模拟的目的
7、是作出预测和获得信息,以达力学各相关行业得到了广泛的应用,化学工程的模到对流体流动的更好控制。理论的预测出自数学模拟计算始于20世纪90年代后期,如今CFD已经成型的结果,而不是出自一个实际的物理模型的结果。为研究化工领域中流体流动和传质的重要工具。数学模型主要是由一组微分方程组成,这些方程的CFD可以用于各种化工装置的模拟、分析及预测,如解就是CFD模拟的结果。模拟搅拌槽混合设备的设计、放大;可以预测流体流CFD软件是用来进行流场分析、计算、预测的专动过程中的传质、传热,如模拟加热器中的传热效用工具,对大多数人来说,不必要掌握流体力学微分果
8、,蒸馏塔中的两相传质流动状态;可以描述化学反方程的求解以及对计算流体力学的深入研究,但在应及反应速率,进行反应器模拟,如模拟出燃烧反应工作中又需要对某些具体的流动过
