数值模拟及其环境工程应用

重要产品研发初期阶段使用仿 真技术；仿真与设计有机结合， 交互更加密切；仿真开始发挥 价值；
投入
初期阶段
成熟阶段
先进阶段
领先阶段
数值模拟在南大环保应用
思路 价值 阶段
二维ECSB气相
二维ECSB固相
三相分离器
颗粒在床层的运动
通过局部气相体积分布图可 以看到，气体的收集情况；
颗粒随气流由中间上升在近 壁处下沉；
布水器结构
传统布水结构与水平交错布水结构的流场特征及其应用场合
布水效能评价方法
RTD停留时间分布曲线模拟及其实验论证
布水器设计方法
改变传统粗放的设计方法，提出新的计算公式或计算准则
根据实际情况对ECSB的工作计划进行调整， 将整体模拟改为针对单独构件的模拟，其中 对布水器的模拟，是为了得到布水器的最优 结构，更一步的计划是改变传统粗放的设计 方法，提高设备可靠性。
投入
需要解决四难题： 计算、模型、实验、应用；
明确四个问题
产出
PART THREE
3
PART FOUR
4
改善产品质量，提高工程、研发 水平；诊断工程问题、优化设备 结构；数值模拟的效果并不是立 竿见影，它短时间内不会明显降 低成本。长久看来，能提高公司 综合竞争力。
明年工作
1
1
诊断预测工程设计
以中来废水为例，在此基础上继续此类工作；建立 标准化工作程序；
数值模拟在环境工程中的应用
——工程实例
1）某机组SCR烟气脱硝过程 效果不理想； 2）根据现有结构模拟发现
速度在反应器内分布不均；
3）根据研发及设备人员提 出的改进方案，建模计算得 到较优的速度分布；
4）优化前催化剂进口处速度分布和浓度分布偏差较大，
改进催化剂进口结构，优化后的结构偏差较小。
技术之一：阻流板
布水器工程验证
利用新的设计方法设计工程布水器，在实际应用中不断修正与检验
干什么
需要了解数值模拟，了解环境工程； 设备结构优化、辅助工艺设计；这个 问题的答案其实并不重要，重要的是 选择一条明确的路线，选择一个明确 的落脚点；
PART ONE
1
PART TWO
2
怎么做
什么样的工作形式，如何应用于 工程；标准化工作流程； 初始方案；工程信息反馈；
技术之二：整流栅格
技术之三：导流板
物模实验，验证模型及结论。
仿真模拟工作的四个阶段
04 03 先进阶段
领先阶段
整个研发阶段使用数值模 拟；仿真进入系统化；公 司认可仿真价值；
系统研究模拟技术实现突 破与创新；专业的仿真团 队；仿真成为公司文化重 要组成；
产出
02 01 成熟阶段
初级阶段
应用于诊断排除设计问题； 设计工程师和仿真工程师 独立工作；
数值模拟及其环境工程应用
王靖洲
目录
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数值模拟的简介
数值模拟环境工程应用
数值模拟在南大环保应用
数值模拟简介
计算流体力学
空气动力
传热
大气
电磁
颗粒
固体力学
电化学
化学反应
数值模拟包括力学、流体、温度、电磁等场量的计算，由于环境工程本身特点，流态对结构起着更重要的作用，所以在这里仅仅介绍流体的数值模拟，即计算流体力学。
建立几何模型，流动区域.
计算流体力学模型 求解方法
3
模拟步骤
1
wk.baidu.com
4
后处理
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划分网格：流动区域的离 散化
数值模拟的误区
1 数值模拟就是用软件，能独立解决问题，甚至是很复杂的问题 ，并且数值模拟做好了就没设计什么事了； 2 数值模拟没有投入，就是一台计算机；
3 对软件的过渡依赖，认为买了一款流体软件就能解决所有流动 问题，反之，也有人认为CFD只是实际工程的点缀，华而不实； 4 目前工程流程中没有数值模拟，工程流程也能很顺利完成，所 以不需要数值模拟； 5 CFD能直接减少工程成本；
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技能提升
开源软件openfoam等
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尝试研发
布水器设计
完