文献-FLUENT软件在石油化工设备中的应用

helloshigy

摘要：n朋ENT软件的主要特点，将其特点运用在具体的石油化工设备上。对加热妒、静态混合器、换热器模拟后能获得完整的数
据，能将计算情况在计算机屏幕上形象地再现。通过模拟能真实反映石油化工设备内部的复杂流动，模拟结果为设计、操作人员提
供设计及改进理论依据。把FLUENT软件用于更多的炼化车间进行分析模拟．更好的改善石油化工设备运行的安全性和可靠性。
关键词：石油化工；旋风分离器；FLUENT；静态混合器
中图号：TH432．1 文献标识码：A 文章编号：1673—5285(2008)02—0077_03
从上世纪90年代FLuENT作为流动传热分析软
件，被各个行业所了解，并应用与石油化工、航空航天、
汽车工业等领域。对设计、生产有了显著的指导效果，
为产品的优化提供了可靠的依据，同时也节省了大量
的人力和物力，缩短了实验室研究时间。目前利用
FLUENT软件分析石油化工设备，进行操作过程的优
化及改善石油化工设备的安全性和可靠性正处于新研
究领域。
在炼化工厂各种气相、液相流体会流过许多操作
单元，通过分析流场，单元的流动情况能通过FLuENT
模拟结果可视化表示出来，工程技术人员就能确定问
题出现的原因并提出解决问题的方案。在一个炼化工
厂里有成百个炼厂操作单元可供模拟分析，主要的炼
化过程(催化裂化、烃化、加氢裂解、重整等)用
FLuENT进行了模拟现已受益，改善了装置的可靠性，
扩大了操纵条件。本文介绍FLuENT软件的主要特点，
及相关特点在石油化工设备上的模拟分析。
1 FLUENT软件的特点及用途
FLuENT是用于计算复杂几何条件下流动和传热
问题的程序。它提供的无结构网格生成程序，把计算相
对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。可以生成的
网格包括二维的三角形和四边形网格；三维的四面体、
六面体及混合网格。并且，可以根据计算结果调整网
格。这种网格的自适应能力对于精确求解有较大梯度
的流场如自由剪切流和边界层问题有很实际的作用。
同时，网格自适应和调整只是在需要加密的流动区域
里实施，而非整个流动场，因此可以节约计算时间。
其用途有：采用三角形、四边形、四面体、六面体及
其混合网格计算二维和三维流动问题。计算过程中，网
格可以自适应；可压缩与不可压缩流动问题；稳态和瞬
态流动问题；无粘流，层流及湍流问题；牛顿流体及非
牛顿流体；对流换热问题(包括自然对流和混合对流)；
导热与对流换热耦合问题；辐射换热；惯性坐标系和非
惯性坐标系下的流动问题模拟；多运动坐标系下的流
动问题；化学组分混合与反应；可以处理热量、质量、动
量和化学组分的源项；用Lagrangian轨道模型模拟稀
疏相(颗粒，水滴，气泡等)；多孔介质流动；一维风扇、
热交换器性能计算；两相流问题；复杂表面形状下的自
由面流动【l】。
2 FLUENT软件用于分析化工设备
在化工生产工艺过程中，所使用的化工设备，流
量、温度、压强，是最常用的衡量设备标准。对设备的模
拟分析，主要是针对这些量。分析化工设备如换热器主
要分析其对流换热问题，泵、压缩机的叶片上气体流
·收稿日期：2007一12一13
作者简介：刘伟(1981一)，男。辽宁石油化工大学机械工程学院化工过程机械专业，在读硕士研究生。
78 石油化工应用2008年第27卷
动。搅拌器的腔体流动等。
2．1流场的模拟分析应用
当工程师进行设计、评估过程设备时，用nuent软
件进行流动的模拟分析，就会缩短工程师的设计周期，
在激烈的竞争市场赢得优势，解决设备现有的修理故
障。通过nuent软件过程最佳处理改善设备性能，揭示
出提高设备生产能力的可能性。nuent软件广泛应用与
工业生产，它高级的CFD技术让你能处理复杂的几何
容器，例如静态混合器、旋风分离器、蒸馏踏板、螺杆挤
压机、泵、压缩机都能模拟出它们的复杂物理模型的流
动情况。由摩洛哥大学的Andrew Hr，rmak、Phil Wood
等人对静态混合器进行了两种介质混合的模拟分析回，
如图1所示，静态混合器的几何结构复杂。在建模及网
格划分时极为复杂，这就需要对模型不断的改进、在计
算过程中调节网格，使计算收敛。
旋风分离器是炼油厂催化裂化装置的重要设备之
一，它的性能好坏，直接关系到装置运转周期和经济效
益。影响旋风分离器性能的因素很多，通常就旋风分离

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