SolidWorksFlowSimulation在臭氧均布器分析中的应用

1、SolidWorks Flow Simulation 在臭氧均布器分析中的应用一、说明本例中臭氧均布器的主要设计目标是通过简单、安全可 靠的结构方式，确保臭氧和烟气在 0.2 秒内混合均匀，并预 留反应段， 保证臭氧气体与待处理烟气的混合度， 充分反应、 充分氧化，为后端的吸收中和反应提供条件。因此，在给定 烟气和臭氧流量的情况下，需要通过仿真分析，计算出能够 满足要求的混合均匀度，从而设定合理的臭氧喷嘴个数，并 进行合理的几何尺寸设计及空间排布。这样可以在设计阶段 及时发现并纠正设计中的问题，确保产品质量和交货周期。二、臭氧均布器分析准备1. 分析用三维模型图 1 是经过简化后的臭氧均布器三

2、维模型。 为了把出入口处对所关心的喷嘴处流场的影响减到最 小，把原三维模型的入口和出口进行了适当延长，图1 是延长后的分析用模型。2. 边界条件3. 计算域 计算域是用于执行流动和热传递计算的区域。SolidWorks Flow Simulation 使用向导方式创建新项目时，将 自动创建包含模型的计算域。计算域是一个可用于 3D 分析 和 2D 分析的长方体区域。计算域边界平行于全局坐标系平 面。SolidWorks Flow Simulation 也可以手动设置域以减少内 部分析的计算域，或将计算域的边界平面移到外部，分析固 体的更近或更远处。本例中的计算域尺寸如表 1 所示。4. 初始条

3、件 所有稳态流动问题最初都被视为随时间变化的问题，并 作为从指定初始流动状态到稳态流动的变化（在本例中是作 为迭代），按时间步长进行解析。因此，必须在整个计算域 中指定初始流动条件，即独立流动参数的初始分布。如果要 以较短时间解析内部问题，只需指定比较接近假定解的初始 条件。本例中的初始条件设置如表 2 所示。5. 流体介质设置 流体：烟气，臭氧。6. 分析目标设定SolidWorks Flow Simulation 将所有稳态流动问题均视为 随时间变化的问题。求解器模块以内部确定的时间步长进行 迭代以寻找稳态流场，因此需要确定已获得稳态流场的标 准，以便停止计算。SolidWorks Flo

4、w Simulation 包含用于停止求解进程的内 置标准，称为目标。目标作为项目中的相关参数指定，因此 从工程角度来看，可以将它们的收敛视为获得稳态解的过 程，目标收敛是完成计算的条件之一。本例中设定的各种分 析求解目标如表3表8所示。三、分析结果计算完成后，可以查看流动参数分布并使用 SolidWorks Flow Simulation 中提供的各种结果处理功能和工具分析结 果。1. 计算网格本例中得出的网格数如表 9 所示。2. 计算时间计算时间为16 857s （约4.68h）。3. 压力分布图 2 是混合器纵剖面绝对压力分布图，由图 2 可以看出 混合器进出口压差约 80Pa,臭氧进

5、口和混合器出口压差约 2kPa。4. 速度分布图 3 是混合器纵剖面速度分布图，图 4 是混合器水平剖 面速度分布图。由图 3、图 4 可大致看出臭氧进口处平均速 度为17.88m/s，混合器进出口平均速度约为9.4m/s左右。喷嘴处速度最大，由于各喷嘴位置不同，它们的平均速度从 23.4m/s到38.4m/s不等。由此可以看出喷嘴的分布对于混合 均匀度的影响还是很重要的。5. 烟气，臭氧混合均匀度图 5 、图 6 是混合器中烟气所占体积的百分比，从图图 6 中可以看出在混合器后部绝大部分区域已基本均匀，仅 个别小区域（图中绿色区）烟气所占比例略低。6. 目标结果图 8 是所关心部分的分析结果报表图。四、结语通过分析计算可以快速准确地了解到臭氧均布器相关 的混合均匀度信息及流场压力、速度等参数，甚至还可以计