气液两相混合设备（如生物反应器）

设计中的难点

‐ 设备在放大和缩小过程中，了解性能的变化

‐ 了解气体停留时间，气含率的分布

‐ 防止气体短路

‐ 传质速率预测

‐ 防止涡流形成

‐ 限制剪切速率

Ansys技术方案

‐ ANSYS CFD仿真可以进行稳态、瞬态、气液两相的仿真，液相和气相场可视化、可以进行气泡停留时间预测、气泡大小分布评估、传质率 (KLa 预测)、获得剪切率

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‐ Ansys CFD Premium + HPC Pack

蒸发冷凝

设计中的难点

- 冷却液温度对冷凝效果的影响

- 冷却液损失分析

‐ 蒸发预测

‐ 冷凝对管材的影响

Ansys技术方案

‐ ANSYS CFD内部含有丰富的多相模型，冷凝和蒸发模型，SMB 沸腾模型，能够帮助计算蒸汽、液体和冷凝水的体积分数，研究冷却液损失对热交换器性能的影响，管材和壳体上的热负荷和结构载荷

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‐ CFD Premium + HPC pack+ Mechanical Enterprise + ncode

鼓泡塔

设计中的难点

- 鼓泡塔具有良好的传热性能、结构简单易于制造等特点，在石化石化领域有着广泛的应用，但鼓泡塔内涉及复杂的多相流动，致使反应器设计放大存在困难

- 在不同操作条件下存在明显的流型转变，预测流型的变化困难；需要了解鼓泡塔内气泡直径分布，气泡直径影响着鼓泡塔内气含率以及传质反应性能

- 需要设计合理的分布器以及内构件

Ansys技术方案

‐ ANSYS Fluent内有着丰富的多相流模型能够模拟鼓泡塔，针对流域的转变模拟，ANSYS Fluent推出了AIAD模型(ANSYS 独有)；针对流型转变模拟，ANSYS Fluent推出了GENTOP模型(ANSYS 独有)

‐ Population Balance Model能够帮助计算气泡直径的分布

‐ ANSYS Fluent中丰富的相变模型和传热反应模型，以及丰富的相变模型和传热反应模型

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‐ ANSYS CFD Premium + HPC pack

喷淋塔

设计中的难点

‐ 喷淋过程是复杂的多尺度问题，在设计时需要防止墙壁过多液体或者颗粒沉积，需要设计合适的喷嘴设计，以及布置喷嘴的位置，保证区域内无流动死区，研究喷淋过程中，分蒸发对干燥性能的影响

‐ 管理高温环境中的颗粒停留时间

‐ 液滴大小分布

Ansys技术方案

‐ ANSYS Fluent内有着丰富的多相流模型离散相位模型(DPM)，流体模型体积(VOF)，VOF to DPM，以及液膜模型等能够帮助解决喷雾仿真中遇到的问题，通过仿真可以了解喷雾液滴的粒径大小，停留时间，了解是否有流动死区，获得整个流场的温度等

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‐ ANSYS CFD Premium + HPC pack

旋风分离/水力分离

设计中的难点

‐ 需要准确的了解分离效率，优化结构，分离过程中颗粒浓度分布广泛（从稀相到密相），此外粒径分布广，设备中可能存在侵蚀/腐蚀，从而预测旋流器或水力旋流器内部的流场预测是一项具有挑战性的任务

Ansys技术方案

‐ ANSYS CFD中有丰富的多相流模型（DPM、DDPM）、欧拉多相流以及湍流模型，冲蚀等，能够帮助分析不同粒径、不同颗粒浓度时的分布效率，分析冲蚀对设备造成的影响

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‐ ANSYS CFD Premium + HPC pack

精馏塔

设计中的难点

‐ 基于经验和理想流模型的实证设计

‐ 真正的托盘具有非理想行为：通道、再循环、停滞区域

‐ 工程设计中也有许多待解决问题，例如了解给定设计的流动行，研究流型对托盘性能的影响，研究夹带和吸收机制

Ansys技术方案

‐ ANSYS CFD中有丰富的，欧拉多相框架，代数界面面积密度模型 （AIAD），蒸发-冷凝模型，多种传质机制，能够帮助了解气体滞留分布，夹带和吸收预测，预测析出传质和析出速率，预测物料组成，预测压降等

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‐ ANSYS CFD Premium + HPC pack