能源领域过程工程的多尺度模拟及分析-论文.pdf

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1、l曼科中H国技】IN科A技计S成C划I果EN＼成C20El果A4年ND＼第TElC5期HN＼O编L辑O＼G崔YA英C俊H＼IEEV．啊EMaiElN：eT~S蠢st。a．唱：t翦薯。¨一项目完成单位：中国科学院过程工程研究所合作单位：美国能源技术实验室(NETL)项目负责人：何险峰D01：10．3772．／J．issn．1009-5659．2014．15．008应计算。其程序已经国际诸多用户使用验证，是商业化CFD软件的有益补充和有力的竞争对手。另外，NETL目前商业模拟软件多采用单一尺度的方法预测反应在煤燃烧、气化、

2、煤化工、生物质能源利用、二氧化碳设备中的多相、多过程耦合问题时存在严重的误差。例排放的储存等领域皆有长期积累，特别是在煤燃烧、气如，当模拟循环流化床装置时，商用计算流体力学(CFD)化方面已经积累大量实验数据，并建立了针对CFD应软件严重高估物料循环通量，误差可达一个数量级。这用的反应动力学模型。样的模拟结果将会使操作者误判反应器的操作状态，相中国科学院过程工程研究所和美国能源技术实验室应的调控将产生错位。对此，近年来发展的多尺度方法(NETL)在能源相关的过程模拟上各自有很强的研究实及其模拟技术为解决预测准确性问题提

3、供了可能。多尺力，又有很好的互补性：过程所在多尺度方法和计算上度方法将实际过程先进行尺度分解，然后建立不同尺度具有领先实力，但是目前还不具有开放的CFD开发平台，上的物理模型，最后再用微观尺度封闭介观结构尺度行发展受到限制；过程所目前在煤燃烧、气化等领域已为，或者直接建立模型(或稳定性条件)关联不同尺度承担多项国家项目依赖于燃烧、气化等领域的化学反的行为。中科院过程所在多尺度研究领域具有二十年的应动力学研究，引入外部知识库可以迅速提升在燃烧、积累，提出了以稳定性条件为特征的EMMS多尺度模气化反应模拟方面的能力；经过交

4、流，NETL发现多型，以虚拟粒子为特征的微观尺度PPM模型，以图形尺度方法对于改善MFIX代码计算准确度有很大帮助。卡GPU为平台的异构并行计算模式等等，并在不同层双方合作，可望利用先进的多尺度CFD计算和高性能次和尺度的模拟方法上(如DEM、MD、CFD、LB等)异构并行计算技术，实现准确、快速的能源转化过程皆有长期积累。的模拟，为能源过程工艺设计、放大、故障诊断提供美国能源技术实验室(NETL)在过程模拟和化石有力保障。能源方面也具有深厚的积累。其中最为著名的是其开发项目主要研究成果：的多相流计算的开放源代码MFI

5、X。MFIX目前基于结(1)能量最小多尺度(EMMS)模型的优化构化网格，可以进行两相乃至多相流体系中的流动、反细颗粒流化床的多相流模拟对计算需求很高，其}国际科技合作计划项目(2O11DFA61560)。