仿 真 模 拟

流体力学CFD模拟

CFD是近代流体力学，数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。

所有涉及流体流动、热交换、分子输运等现象的问题，几乎都可以通过CFD进行分析和模拟。CFD不仅是科学研究工具，还作为设计工具在环境工程、化学工程、航空航天、汽车设计、生物医学、工业制造等领域发挥重要作用。

CFD实际工程案例动画：

重点案例：工业厂房通风方案设计

针对工业厂房内部因落料口诱导风冲击、粉料转运扰动和装卸等活动导致粉尘弥漫、能见度低、空气污染严重和通风能力差导致有毒害气体堆积的问题，对工业厂房内部空气流动进行模拟，设计并选出最佳的通风方案，为工业生产过程中安全生产及通风方法提供指导。

重点案例：莫高窟内微环境预测模型开发

针对莫高窟在强降雨等极端天气下内部微环境变化难以预测，受温湿度影响的壁画病害难以预防的问题，项目通过数值模拟对不同天气下莫高窟内温湿度等环境因素进行了深入研究，分析温度、湿度、CO₂、颗粒分布对文物保护影响，提出窟内文物保护的相关预防措施，为保护方案制定提供数据支持。

重点案例：螺旋反应器内气固两相流动模型开发

针对螺旋反应器内气固两相流动分布特征不明确，物料颗粒区域分布理解不足，工艺优化缺乏有力指导等主要问题，项目通过数值模拟方法对某研究设计院有限公司自主设计的螺旋反应器为对象，建立了其内部气固两相流动的数值仿真模型，研究了不同转速下颗粒的运动轨迹和死区变化情况，为实际工业生产提供优化指导。

螺旋反应器内部压力（左）及温度（右）分布	螺旋反应器内部运行流程

重点案例：聚烯烃联合车间旋风分离器数值模拟模型开发

针对兰州石化聚烯烃联合车间旋风分离器运行压降较大，分离效率不高等问题，项目通过数值模拟对分离装置中的气流流动、颗粒运动进行了深入研究，基于基础结构提出多套改造优化方案，利用数值模拟模型对多种方案进行性能计算和比较，确定了最优装置结构优化方案。

不同结构旋风分离器内压降（左）及温度（右）分布	旋风分离器内流线（左）压力（中）速度（右）变化过程

重点案例：稀土回转窑数值模拟运行优化

针对回转窑内部物理场（流场、压力场、温度场）分布特征不明确，气体燃烧的高温区域分布以及物料和气体之间的热量交换过程理解不足，工艺优化缺乏有力指导等主要问题，项目通过数值模拟方法对回转窑内燃烧状况进行仿真计算，研究回转窑速度场、温度场、压力场和组分场分布特征，分析回转窑工艺参数对物料反应的影响，提供运行优化建议，提高生产效率。

重点案例：稀土电解槽电热耦合数值模拟与结构优化

针对稀土电解槽内部物理场（电场、温度场）分布特征不明确，结构参数对物理场的影响理解不足，工艺优化缺乏有力指导等主要问题，项目通过数值模拟方法对电解槽内电热进行仿真计算，研究稀土电解槽内电场、温度场分布特征，分析稀土电解槽结构参数对电热场的影响，提供结构参数设计优化建议，提高电解效率。

重点案例：水泥分解炉冶炼仿真平台开发

目前水泥分解炉的现场工艺存在对水泥分解炉内部温度场、NO_x分布等不明晰的问题，难以实现对于分解炉系统能效及环保的高效控制。本项目针对内部流场和反应复杂问题，通过数值模拟的方法对水泥分解炉速度场、温度场、压力场、组分场进行研究，对煤粉燃烧、氮氧化物生成等过程进行了重构，明确了水泥分解炉内部的多物理场过程。

重点案例：催化剂载体成型过程优化

针对球形聚丙烯催化剂氯化镁载体成型易发生团聚，载体粒径分布不可控，工艺优化缺乏有力指导等主要问题，项目通过数值模拟方法对影响球形氯化镁载体粒径大小和粒径分布的关键因素进行仿真计算。模型采用群体平衡模型(Population Balance Model, PBM)实现载体颗粒的破碎和聚并运动，分析工艺参数对载体团聚过程的影响，提供实验优化建议。

离散元法DEM模拟

离散单元法是近年来解决非连续介质问题的一个极具特色、富有发展前景的数值模拟方法。该方法通过建立固体颗粒体系的参数化模型，进行颗粒行为模拟和分析，能够在微观层面上提供详细的颗粒动态信息。

离散单元法可以研究颗粒混合、输运、堆积和筛分等过程，已经在矿业、农业、医药、铁路等多个领域成功应用。该方法还可以和流体、结构与电磁耦合，解决复杂综合性问题，已成为过程分析、工业设计和优化的重要工具。

DEM实际工程案例动画：