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流體力學對化學工程的貢獻探究—算流體力學在化學工程的應用探究摘要：四號加粗*要是對文章的一個總結,一般150左右在化學化工研究和開發(fā)的領域中，計算流體力學發(fā)揮著重要的作用，本文主要介紹了計算流體力學的基本原理，以及計算流體力學在化學工程領域中的應用，主要通過介紹計算流體力學在攪拌槽、換熱器、蒸餾塔、薄膜蒸發(fā)器、燃燒等方面的應用，來體現(xiàn)流體力學在化學工程所作出的貢獻。有一空行關鍵詞：計算流體力學；化學工程；應用關鍵字是詞是3到5個關鍵詞有一空行1計算流體力學概述作為流體力學的一個分支，計算流體力學主要負責，在固定的幾何形狀空間內，求解流體的動量方程、熱量方程、質量方程以及其他的一些相關方程，然后通過進行計算機模擬，得到在特定條件下流體的有關數(shù)據。計算流體力學主要根據動量、能量、質量守恒方程，通過數(shù)值計算方法來求解出流動主控方程，并最終得到各種流動現(xiàn)象的規(guī)律。計算流體力學主要包括3種計算方法：差分法、有限元法以及有限體積法。這是一個涉及到多個領域的學科，它不僅包括計算機科學、流體力學等專業(yè)學科，還有計算幾何學、數(shù)值分析以及偏微分方程等數(shù)學理論知識。通過計算流體力學進行模擬，主要是為了做出預測和獲得信息，來更好的控制流體流動。理論的預測主要來自于數(shù)學模型結果，并不是來源于實際的物理模型結果。起初，計算流體力學主要用在航天事業(yè)、核工業(yè)以及汽車制造業(yè)上，解決一些涉及空氣動力學方面的流體力學問題。計算流體力學的計算與實驗研究相比，

不僅成本低、速度快，還可以模擬真實、理想條件，所以，在各種流體現(xiàn)象的研究過程中，計算流體力學成為對各種流動系統(tǒng)和流動過程，進行設計、操作和研究的有利工具。在上個世紀60年代末期，在流體力學各相關行業(yè)中，計算流體力學已經得到了廣泛應用，直到上世紀90年代后期，才開始對于化學工程的模擬計算，現(xiàn)在，在化工領域中，計算流體力學已經成為流體流動和傳質的重要研究工具。在各種化工裝置中，計算流體力學都可以進行模擬、分析、預測，比如說，可以在流體流動過程中，對于其中的傳質、傳熱進行預測，比如在蒸餾塔中進行的兩相傳質流動狀態(tài)的模擬，在模擬加熱器里進行的傳熱效果的模擬；在攪拌槽混合設備可以進行模擬設計、放大；可以對化學反應及反應速率進行描述分析，并在反應器中進行模擬，比如可以在燃燒反應器、生化反應器，可以進行反應速率的模擬；另外，還可以進行一些設備的分離、過濾、干燥方面的模擬，以及一些裝置內流體流動的模擬。有一空行2計?流體力學在化學工程中的應用2計?流體力學在化學工程中的應用四號加粗2.1計算流體力學在攪拌槽中的應用小四加粗由于攪拌槽內部流動比較復雜，現(xiàn)在，攪拌混合仍然還沒有形成完善的理論體系，在對一些混合設備，比如攪拌槽等，進行放大設計的時候，往往經驗成分要多于理論計算。在實際的工業(yè)體系中，尤其是快速反應體系，還有高黏度非牛頓物系，不同程度的非均勻性存在于工業(yè)規(guī)模的反應器中，而且，不均勻性的嚴重性是隨著規(guī)模的增大而增大的。所以，目前經驗放大設計的可靠性，正在迎來前所未有的挑戰(zhàn)，這就更有必要需要，更深入的對攪拌槽的內部流場展開研究。最初，Harvey等對攪拌槽內的流場，利用計算機進行二維模擬，這些年來，通過采用計算流體力學的方法，對攪拌槽內的流場進行研究的技術，取得了較快的發(fā)展，這種方法在節(jié)省大量研究經費的同時，也可以獲得實驗所不能得到的數(shù)據。之后，Sun等針對攪拌槽氣液兩相流動，利用計算流體力學的湍流模型進行了三維模擬，實驗結果顯示，計算流體力學能很好地對攪拌器上部氣體分布進行預測，對攪拌器底部區(qū)域的模擬卻沒有取得較好的效果。后來，Javed等也通過計算流體力學軟件Fluent，對Rushton型渦輪攪拌槽湍流，作了與時間相關的三維數(shù)值預測，和實驗結果比較顯示，攪拌葉輪上下平均速域，兩項結果一致，但在湍動能的結果上，計算值和實驗結果還是存在一定差異的。之后，又進行了許多類似的實驗，實驗證明，通過計算流體力學與數(shù)字粒子圖像測速儀相結合，有益于更深入地對攪拌裝置進行研究。通過數(shù)字粒子圖像測速儀的測量數(shù)據，可以對計算流體力學的計算結果進行驗證，另外，數(shù)字粒子圖像測速儀的測定點速度，也可以作為計算流體力學的邊界條件。除此之外，多普勒激光測速儀也可以與計算流體力學相結合，用于研究攪拌。2.2計算流體力學在換熱器中的應用小四加粗在化學工程中，換熱設備應用比較廣泛，它可以詳細、準確地對殼程的流動、傳熱特性做出預測，這不僅有助于設計經濟和可靠的換熱器，還有助于對現(xiàn)有管殼式換熱器的性能做出評價，在工業(yè)的應用過程中起著十分重要的作用。管殼式換熱器不僅具有比較復雜的幾何結構，而且流動、傳熱的影響因素也比較多，通過計算流體力學，利用計算機對