[发明专利]带有喷枪的工业反应器内流体仿真计算方法

说明书

本公开涉及工业反应器技术领域，尤其涉及一种带有喷枪的工业反应器内流体仿真计算方法。该仿真计算方法包括：对工业反应器进行封闭曲面建模，以形成工业反应器的几何模型；对几何模型进行网格划分；建立工业反应器内流体的数学模型；定义数学模型的边界条件；基于边界条件进行计算得到流体的待测参数，以获取工业反应器内的流场特征。该仿真计算方法能够得到工业反应器内流体的流动特征，从而有针对性地对工业反应器进行设计。

技术领域

本公开涉及工业反应器技术领域，尤其涉及一种带有喷枪的工业反应器内流体仿真计算方法。

背景技术

工业反应器是一种用于实现液相单相反应过程或气液、液固、气液固等多相反应过程的反应设备，广泛应用于化工、炼油、冶金等领域。其中，炼铁高炉、炼钢转炉及有色冶金炉等工业反应器上设有喷枪，用来向反应器提供反应物，而带有喷枪的工业反应器内的化学反应和传热情况都较为复杂，因此，在设计阶段需要对其设计方案进行验证，运营阶段需要对其内部的流场特征进行分析。

目前，一般采用试验方式对带有喷枪的工业反应器的流场特征进行分析，而试验研究包括水模型试验、中试试验和工业试验，其中：水模型试验中的水模型一般采用缩小比例的模型，与实际反应器尺寸差别大，难以考虑反应器的内流体的粘度、密度等物理特征，且流体的流动特征需要借助昂贵设备进行测量；中试试验和工业试验一般需要耗费大量人力物力，检测手段较少，导致收集数据较为困难，且工业试验会影响反应器的正常运行，导致正常的生产活动受到影响。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种带有喷枪的工业反应器内流体仿真计算方法，该仿真计算方法能够得到工业反应器内流体的流动特征，特别地可以观察到喷枪的局部流场特征，从而有针对性地对工业反应器进行设计。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种带有喷枪的工业反应器内流体仿真计算方法，所述仿真计算方法包括：

对所述工业反应器进行封闭曲面建模，以形成所述工业反应器的几何模型；

对所述工业反应器的几何模型进行网格划分；

建立所述工业反应器内流体的数学模型；

定义所述数学模型的边界条件；

基于所述边界条件求出所述流体的待测参数，以获取所述工业反应器内的流场特征。

在本公开的一种示例性实施例中，所述喷枪设于所述工业反应器的反应器本体，用于向所述反应器本体内充入气体；所述喷枪的几何模型为简化模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述网格为结构化网格。

在本公开的一种示例性实施例中，所述喷枪的网格尺寸小于所述反应器本体的网格尺寸。

在本公开的一种示例性实施例中，所述建立所述工业反应器内流体的数学模型，包括：

定义所述流体的反应方程式；

选取所述流体的相流模型和所述气体的湍流模型；

确定所述待测参数的种类。

在本公开的一种示例性实施例中，所述反应方程式包括反应物、生成物及热量参数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述相流模型为VOF多相流模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述湍流模型为标准k-ε模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述反应器本体设有用来排出烟气的排气口；