第5章流体输送单元模拟作者：王丁丁孙兰义
目录
?5.1 概述
?5.2 泵Pump
?5.3 压缩机Compr
?5.4 多级压缩机Mcompr ?5.5 阀门Valve
?5.6 管段Pipe
?5.7 管线系统Pipeline
5.1 概述
Aspen Plus提供6种流体输送单元模块（Pressure Changers）
5.2 泵Pump
?Pump模块用于模拟两种设备
●泵（Pump）
泵是把机械能转换成液体的能量，用来给液体增压和输送液体的流体机械。
●水轮机（Turbine）
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。
5.2 泵Pump——连接 泵Pump连接示意图
输入参数输出结果
出口压力（Discharge pressure）所需功率（Fluid power/Brake power）压力增量（Pressure increase）所需功率（Fluid power/Brake power）压力比率（Pressure ratio）所需功率（Fluid power/Brake power）指定功率（Power required）出口压力（Discharge pressure）
特性曲线（Use performance curve to determine discharge conditions）所需功率（Fluid power/Brake power）
?泵Pump模块有5种计算形式
出口压力、泵的水力学效率和驱动机效率?常用参数指定：
指定模型指定参数指定效率
?特性曲线有三种输入方式：
●列表数据Tabular Data
●多项式Polynomials
●用户子程序User Subroutines
?特性曲线的数目，有三个选项：
●操作转速下的单根曲线
Single curve at operating speed；
●参考转速下的单根曲线
Single curve at reference speed；
●不同转速下的多条曲线
Multiple curves at different speeds .
选择曲线形式
设定特性
曲线变量选择曲
线数目
?在Curve Data页面中输入特性曲线数据：●特性曲线变量的单位
Units of curve variables
●每根曲线特性数据表
如Head vs. flow tables
●每根曲线的对应转速
Curve speeds
曲线变
量单位
曲线对
应转速输入流量—扬程数据
在Efficiencies页面中输入效率数据：
输入流量—效率数据
当泵的操作转速与特性曲线的转速不同时，还要输入操作转速数据：
规定操作转速
用多项式表示特性曲线：
输入多项式系数
5.2 泵Pump ——NPSHR （1）
?
汽蚀余量又叫净正吸头NPSH ，是表示汽蚀性能的主要参数。
其中：Hs 为允许吸上真空度
?
设计泵的安装位置时，应核算“必需汽蚀余量”NPSHR ——
Net Positive Suction Head Required
）
5.2 泵Pump——NPSHR（2
在NPSHR页面输入NPSHR数据
5.2 泵Pump——NPSHR（3）
?根据安装和流动情况可以算出泵进口处的“有效汽蚀余量”
NPSHA——
Net Positive Suction Head Available ?在实际使用条件下，选择的泵应该满足：
5.2 泵Pump ——结果查看
结果查看
从数据浏览器的Pump 对象下选择Results |Summary ，查看结果，结果中显示流体功率、轴功率、电功率等参数。
组分缩写式流率，kmol/hr
甲烷
C10.05乙烷C20.45丙烷C3 4.55正丁烷NC48.60异丁烷
IC49.001,3-丁二烯
DC4
9.00
一泵将压力为170kPa 的物流加压到690kPa ，进料的温度为-10℃，摩尔流率及组成如下表所示。泵的效率为80%，电动机的效率为100%。计算泵提供给流体的功率、泵所需要的轴功率以及电动机消耗的电功率各是多少？物性方法采用PENG-ROB 。
流率，m 3/hr 201053扬程，m
40
250
300
400
一泵输送流率为100kmol/hr 的苯，苯的压力为100kPa ，温度为40℃。泵的效率是60%，电动机的效率是90%，特性曲线数据如下表所示。计算泵的出口压力、提供给流体的功率及泵所需要的轴功率各是多少？物性方法采用RK-SOAVE 。
十款制作影视特效的优秀软件介绍 相信很多影视制作初学者在看到市场上那些琳琅满目的制作软件一定是头晕脑胀，不知道用哪种制作软件比较好，下面给大家介绍十款影视制作的软件，一起来看看吧。 1、RealFlow 是由西班牙Next Limit公司出品的流体动力学模拟软件。它是一款独立的模拟软件，可以计算真实世界中运动物体的运动，包括液体。RealFlow提供给艺术家们一系列精心设计的工具，如流体模拟（液体和气体）、网格生成器、带有约束的刚体动力学、弹性、控制流体行为的工作平台和波动、浮力（以前在RealWave 中具有浮力功能）。你可以将几何体或场景导入RealFlow来设置流体模拟。在模拟和调节完成后，将粒子或网格物体从RealFlow导出到其他主流3D软件中进行照明和渲染。 2、Houdini （电影特效魔术师） Side Effects Software的旗舰级产品，是创建高级视觉效果的有效工具，因为它有横跨公司的整个产品线的能力，Houdini Master为那些想让电脑动画更加精彩的动画制作家们提供了空前的能力和工作效率。 3、lightwave LightWave是一个具有悠久历史和众多成功案例的为数不多的重量级3D软件之一。由美国NewTek公司开发的LightWave3D是一款高性价比的三维动画制作
软件,它的功能非常强大,是业界为数不多的几款重量级三维动画软件之一。LightWave3D从有趣的AMIGA开始,发展到今天的8.5版本,已经成为一款功能非常强大的三维动画软件,支持Windows98/NT/2000/Me，MACOS9/Xp。 4、Combustion 是一种三维视频特效软件，基于PC或苹果平台的Combustion软件是为视觉特效创建而设计的一整套尖端工具，包含矢量绘画、粒子、视频效果处理、轨迹动画以及3D效果合成等五大工具模块。软件提供了大量强大且独特的工具，包括动态图片、三维合成、颜色矫正、图像稳定、矢量绘制和旋转文字特效短格式编辑、表现、flash输出等功能；另外还提供了运动图形和合成艺术新的创建能力，交互性界面的改进；增强了其绘画工具与3ds max软件中的交互操作功能；可以通过cleaner编码记录软件使其与flint、flame、inferno、fire和smoke同时工作。 5、Softimage 公司曾经是加拿大Avid公司旗下的子公司。SOFTIMAGE 3D曾经是专业动画设计师的重要工具。用SOFTIMAGE 3D创建和制作的作品占据了娱乐业和影视业的主要市场,《泰坦尼克号》、《失落的世界》、《第五元素》等电影中的很多镜头都是由SOFTIMAGES 3D制作完成的,创造了惊人的视觉效果。 6、DFusion DFusion是一个高端的、用于影视后期、独立的图象处理的特效的合成平
ANSYS产品: Ansys v9.0 +SP1 Ansys WorkBench Suite v9.0+SP1(Ansys协同仿真环境) Ansys 9.0 Ansys 9.0 for Linux Ansys WorkBench Suite 9.0(Ansys协同仿真环境) Ansys Heal 8.1(Ansys Automatic Geometry Healing模块,必须先安装Ansys8.1) Ansys ParaMesh 3.0(网格处理软件包) Ansys EMAX 8.0(ANSYS公司专为电子工业而发展的高频电磁分析软件；针对电子工程师在进行RF/微波被动组件与电路的设计、电磁场干扰与协调性(EMI/EMC)天线设计与对象识别;需要先安装Ansys8.0) Ansys AI Enviroment 2.0(机械工程新一代的通用前后处理工具) Ansys AI Nastran 1.0 Ansys UIDL Visual Builder AutoCAD图形转化为Ansys工具 Ansys Workbench 8.0 分析培训教材及实例 2004 Ansys 8.2 机械设计高级应用实例 1CD Ansys Conference 2004-ISO 1CD Ansys LS-Dyna 分析指南(简体中文,Ansys公司的正版培训教程扫描书,96.7MB) Ansys 耦合场分析指南(简体中文,Ansys公司的正版培训教程扫描书) Ansys LS-Dyna Exercise 6CD Ansys 7.0 Training Guides 1CD Ansys 5.7.Professional.Excercise.CD 1CD Ansys 5.7简体中文教程 Ansys Theory 1CD Ansys 混凝土结构计算论文集 Ansys 工程计算应用教程(简体中文) Ansys 工程应用实例解析 1CD 显示动力学与Ansys LS-Dyna中文培训教程 Ansys 2004 中国用户论文集 1CD CFX v5.7.1 for windows-ISO 1CD(大型商业CFD软件) CFX v5.7.1 for linux-ISO 1CD CFX v5.7.1 SP2 update only for windows(升级文件) CFX v4.4-ISO 1CD CFX Rif v1.4.1-ISO 1CD(用于燃烧工艺的建模,是建立稳态flamelet库:可用于CFX-TASCflow2.12或CFX-5分析紊流燃烧的理想工具,CFX-RIF可自动创建先期整合式flamelet库) CFX BladeGen plus v4.1.10(交互式涡轮机械叶片设计工具) CFX TASCflow 2.12.2.NT 1CD(旋转机械气动、水动力学分析和设计,必须先安装Exceed 3D 7.1)
在普通本科高等学校开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，是目前高校迫在眉睫的重要实验室建设任务。杭州源流科技毛根海教授团队研发的流体力学虚拟仿真实验平台，具有典型性和统一性，值得兄弟院校借鉴和引用。 毛根海教授团队研发的基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台主要包含项目如下： MGH-RJ 6-2-1基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-流体静水力学实验软件MGH-RJ 6-2-2基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-能量方程实验软件 MGH-RJ 6-2-3基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-文丘里实验软件 MGH-RJ 6-2-4基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-雷诺实验软件 MGH-RJ 6-2-5基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-动量定律实验软件 MGH-RJ 6-2-6基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-孔口管嘴实验软件 MGH-RJ 6-2-7基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-局部水头损失实验软件MGH-RJ 6-2-8基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-沿程水头损失实验软件MGH-RJ 6-2-9基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-毕托管测速实验软件MGH-RJ 6-2-10基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-泵特性曲线实验软件
MGH-RJ 6-2-11基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-泵特性综合实验软件MGH-RJ 6-3-1 基于WEB云平台的水面曲线实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-2 基于WEB云平台的堰流实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-3 基于WEB云平台的水跃实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-4 基于WEB云平台的消能池实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-5 基于WEB云平台的消能坎实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-6 基于WEB云平台的挑流消能实验虚拟仿真CAI软件 WEB网络版实验虚拟仿真CAI软件的技术特性如下： 1、基于互联网+，电脑、IPAD、手机都可通过其上的WEB浏览器访问云平台网站做实验，不需下载APP，网上实验真正做到了24小时全开放，方便学生实验虚实结合，随时随地进行实验预习和复习。 2、无需下载APP，直接通过客户端的IE浏览器上网，登录流体力学实验虚拟仿真CAI网站云平台即可操作虚拟仿真实验，并具备使用用户名、密码登录界面
第26卷第2期河北科技大学学报Vol.26,No.2 2005年6月Journal of Hebei University of Science and T echnology June2005 文章编号:100821542(2005)022******* 计算流体力学(CFD)的通用软件 翟建华 (河北科技大学国际交流与合作处,河北石家庄050018) 摘要:对化学工程领域中的通用CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟软件Phoenics,Flu2 ent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。 关键词:计算流体力学;模拟软件;CFX;FLUENT;PH OENICS 中图分类号:T Q015.9文献标识码:A Review of commercial CFD software ZH AI Jian2hua (Department of Int ernation Exchange and Cooperation,H ebei University of Science and Technology,Shijiazhuang H ebei 050018,China) Abstr act:The paper summar izes the features and application of the CF D simulation software like Phoenics,F luent and CFX etc in chemical engineering,and discusses their str ucture features,special modules,mathematical models and successful application areas.It also puts forward seven r ules for the good choice of commercial CF D code for the CF D simulation resea rcher s.Based on t he predict ion of the technology development,it points out the possible r esear ch direction for CF D in the future will focus on the development of mathematical model,project transformat ion,new equipment and their matching application with technologi2 cal softwa re. Key words:CF D;simulation software;CF X;FLUENT;P HOENICS CFD(Computational Fluid Dynamics)软件是计算流体力学软件的简称,是用来进行流场分析、计算、预测的专用工具。通过CFD模拟,可以分析并且显示流体流动过程中发生的现象,及时预测流体在模拟区域的流动性能,并通过各种参数改变,得到相应过程的最佳设计参数。CFD的数值模拟,能使我们更加深刻地理解问题产生的机理,为实验提供指导,节省以往实验所需的人力、物力和时间,并对实验结果整理和规律发现起到指导作用。随着计算机软硬件技术的发展和数值计算方法的日趋成熟,出现了基于现有流动理论的商用CFD软件。这使许多不擅长CFD工作的其他专业研究人员能够轻松地进行流体数值计算,从而使研究人员从编制繁杂、重复性的程序中解放出来,以更多的精力投入到研究问题的物理本质、问题提法、边界(初值)条件和计算结果的合理解释等重要方面上,充分发挥商用CFD软件开发人员和其他专业研究人员各自的智力优势,为解决实际工程问题开辟了道路。 CFD研究走过了相当漫长的过程。早期数值模拟阶段,由于缺乏模拟工具,研究者一般根据自身工作性质和研究过程,自行编制模拟程序,其优点是针对性强,对具体问题的解决有一定精度,但是,带来的问题 收稿日期:2004208221;修回日期:2004211221;责任编辑:张军 作者简介:翟建华(19642),男,河北平乡人,教授,主要从事化工CFD、高效传质与分离和精细化工方面的研究。
第十四章直流微装置的磁流体动力学模拟 JAIME H. LOZANO PARADA, WILLIAM B.J. ZIMMERMAN Department of Chemical and Process Engineering, University of Sheffield, Newcastle Street, Sheffield S1 3JD United Kingdom E-mail: w.zimmerman@https://www.doczj.com/doc/1816299630.html, 1．引言 磁流体动力学理论（MHD）研究电磁场中导电流体的交互作用。它在很多领域，包括热核反应[1]、太阳和太空等离子体[2]、火箭引擎[3]中都有着非常重要的作用。目前对MHD的研究兴趣越来越集中在芯片实验中的微尺度流动控制应用上[4]-[6]。驱动MHD微尺度泵的Lorentz力，在方向和大小上取决于施加的磁场B和电场E矢量。这种泵的主要特性就是可以控制局部流体流动，不需要力学设备就可以精确控制流体在微尺度流道网络中按照预定路径流动[7]。这种借助Lorentz力的局部流体控制方法使得流体控制变得十分灵活，例如流体可以双向流动、累积、减速甚至回退。与电动泵使用高的轴线电压相比[8]，MHD微型泵使用低的横向电场。低的发热量使其可以用于驱动对高温和电压敏感的生物流动过程。简单的电子设备就可以顺序控制复杂微流动中的各个独立微型泵。流动速度通过电磁场的强度来控制。 似乎到目前为止仍没有关于MHD微型泵模拟的发表文章。下面我们将给出一些基于Galerkin有限元法的微型泵模拟结果，模拟过程在商业软件COMSOL Multiphysics 3.2中实现。数值求解采用压力修正算法——SIMPLE，它首先假设一个压力场，然后通过求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到速度场。这些速度不需要满足Possion型连续方程，所以对压力场的修正也带来速度场的修正，最终满足质量守恒。求解速度场的同时计算电势场方程。这会得到Lorentz 力，然后将其反馈回N-S方程并作为体积力处理。连续耦合Lorentz力和速度场直到Newton迭代收敛。 2．理论 为了研究电场和磁场对微通道反应器（MR）里中性导电流体的影响，我们对不可压缩各向同性牛顿流体建立一个MHD方程。 在实验室尺度，MHD控制方程可以解耦合为三个主要问题[9]：一是基于质量守恒和动量守恒的连续方程流动问题；二是基于Maxwell方程的电动力学问题；三是基于能量守恒的热问题。但是流体动力学和电动力学的解耦合是存在问题的，因为定义了共同的压力边界条件。不过也很容易发现，当流动速度足够慢的时候，压力分布可以一阶近似为静流体情况，这样就可以定义一个纯磁流体动力学问题。这样就考虑了磁场对速度场的影响，但是忽略了流场对磁力线对流的影响（这就是著名的弱耦合），除非入口流速增大到磁场Reynolds数Rm比1大。当R m≈1时，磁力线对流约占静磁场B0的1％，但是如果R m≈10时，磁力线扰动带来的磁场近似等于没有扰动的磁场B0，也就是说这时磁力线的对流变得不可忽略。对于我们这种情况，如果产生磁场线对流需要入口平均流速u0≈104m/s，这是不可能的。所以这里忽略流体流动带来的磁力线对流。 我们模型中用到的MHD直流微型泵方程和参数都取自参考文献10。文献中采用基于有限体积法的PHOENICS代码，通过外部FORTRAN子程序连接到N-S