文獻(xiàn)-FLUENT軟件在石油化工設(shè)備中的應(yīng)用

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摘要：n朋ENT軟件的主要特點(diǎn)，將其特點(diǎn)運(yùn)用在具體的石油化工設(shè)備上。對加熱妒、靜態(tài)混合器、換熱器模擬后能獲得完整的數(shù)
據(jù)，能將計(jì)算情況在計(jì)算機(jī)屏幕上形象地再現(xiàn)。通過模擬能真實(shí)反映石油化工設(shè)備內(nèi)部的復(fù)雜流動，模擬結(jié)果為設(shè)計(jì)、操作人員提
供設(shè)計(jì)及改進(jìn)理論依據(jù)。把FLUENT軟件用于更多的煉化車間進(jìn)行分析模擬．更好的改善石油化工設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。
關(guān)鍵詞：石油化工；旋風(fēng)分離器；FLUENT；靜態(tài)混合器
中圖號：TH432．1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673—5285(2008)02—0077_03
從上世紀(jì)90年代FLuENT作為流動傳熱分析軟
件，被各個(gè)行業(yè)所了解，并應(yīng)用與石油化工、航空航天、
汽車工業(yè)等領(lǐng)域。對設(shè)計(jì)、生產(chǎn)有了顯著的指導(dǎo)效果，
為產(chǎn)品的優(yōu)化提供了可靠的依據(jù)，同時(shí)也節(jié)省了大量
的人力和物力，縮短了實(shí)驗(yàn)室研究時(shí)間。目前利用
FLUENT軟件分析石油化工設(shè)備，進(jìn)行操作過程的優(yōu)
化及改善石油化工設(shè)備的安全性和可靠性正處于新研
究領(lǐng)域。
在煉化工廠各種氣相、液相流體會流過許多操作
單元，通過分析流場，單元的流動情況能通過FLuENT
模擬結(jié)果可視化表示出來，工程技術(shù)人員就能確定問
題出現(xiàn)的原因并提出解決問題的方案。在一個(gè)煉化工
廠里有成百個(gè)煉廠操作單元可供模擬分析，主要的煉
化過程(催化裂化、烴化、加氫裂解、重整等)用
FLuENT進(jìn)行了模擬現(xiàn)已受益，改善了裝置的可靠性，
擴(kuò)大了操縱條件。本文介紹FLuENT軟件的主要特點(diǎn)，
及相關(guān)特點(diǎn)在石油化工設(shè)備上的模擬分析。
1 FLUENT軟件的特點(diǎn)及用途
FLuENT是用于計(jì)算復(fù)雜幾何條件下流動和傳熱
問題的程序。它提供的無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成程序，把計(jì)算相
對復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)問題變得容易和輕松。可以生成的
網(wǎng)格包括二維的三角形和四邊形網(wǎng)格；三維的四面體、
六面體及混合網(wǎng)格。并且，可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整網(wǎng)
格。這種網(wǎng)格的自適應(yīng)能力對于精確求解有較大梯度
的流場如自由剪切流和邊界層問題有很實(shí)際的作用。
同時(shí)，網(wǎng)格自適應(yīng)和調(diào)整只是在需要加密的流動區(qū)域
里實(shí)施，而非整個(gè)流動場，因此可以節(jié)約計(jì)算時(shí)間。
其用途有：采用三角形、四邊形、四面體、六面體及
其混合網(wǎng)格計(jì)算二維和三維流動問題。計(jì)算過程中，網(wǎng)
格可以自適應(yīng)；可壓縮與不可壓縮流動問題；穩(wěn)態(tài)和瞬
態(tài)流動問題；無粘流，層流及湍流問題；牛頓流體及非
牛頓流體；對流換熱問題(包括自然對流和混合對流)；
導(dǎo)熱與對流換熱耦合問題；輻射換熱；慣性坐標(biāo)系和非
慣性坐標(biāo)系下的流動問題模擬；多運(yùn)動坐標(biāo)系下的流
動問題；化學(xué)組分混合與反應(yīng)；可以處理熱量、質(zhì)量、動
量和化學(xué)組分的源項(xiàng)；用Lagrangian軌道模型模擬稀
疏相(顆粒，水滴，氣泡等)；多孔介質(zhì)流動；一維風(fēng)扇、
熱交換器性能計(jì)算；兩相流問題；復(fù)雜表面形狀下的自
由面流動【l】。
2 FLUENT軟件用于分析化工設(shè)備
在化工生產(chǎn)工藝過程中，所使用的化工設(shè)備，流
量、溫度、壓強(qiáng)，是最常用的衡量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。對設(shè)備的模
擬分析，主要是針對這些量。分析化工設(shè)備如換熱器主
要分析其對流換熱問題，泵、壓縮機(jī)的葉片上氣體流
·收稿日期：2007一12一13
作者簡介：劉偉(1981一)，男。遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院化工過程機(jī)械專業(yè)，在讀碩士研究生。
78 石油化工應(yīng)用2008年第27卷
動。攪拌器的腔體流動等。
2．1流場的模擬分析應(yīng)用
當(dāng)工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)、評估過程設(shè)備時(shí)，用nuent軟
件進(jìn)行流動的模擬分析，就會縮短工程師的設(shè)計(jì)周期，
在激烈的競爭市場贏得優(yōu)勢，解決設(shè)備現(xiàn)有的修理故
障。通過nuent軟件過程最佳處理改善設(shè)備性能，揭示
出提高設(shè)備生產(chǎn)能力的可能性。nuent軟件廣泛應(yīng)用與
工業(yè)生產(chǎn)，它高級的CFD技術(shù)讓你能處理復(fù)雜的幾何
容器，例如靜態(tài)混合器、旋風(fēng)分離器、蒸餾踏板、螺桿擠
壓機(jī)、泵、壓縮機(jī)都能模擬出它們的復(fù)雜物理模型的流
動情況。由摩洛哥大學(xué)的Andrew Hr，rmak、Phil Wood
等人對靜態(tài)混合器進(jìn)行了兩種介質(zhì)混合的模擬分析回，
如圖1所示，靜態(tài)混合器的幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在建模及網(wǎng)
格劃分時(shí)極為復(fù)雜，這就需要對模型不斷的改進(jìn)、在計(jì)
算過程中調(diào)節(jié)網(wǎng)格，使計(jì)算收斂。
旋風(fēng)分離器是煉油廠催化裂化裝置的重要設(shè)備之
一，它的性能好壞，直接關(guān)系到裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期和經(jīng)濟(jì)效
益。影響旋風(fēng)分離器性能的因素很多，通常就旋風(fēng)分離

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