[发明专利]基于Fluent软件的安装制冷站喷淋系统的空气雾化喷嘴的方法

摘要

基于Fluent软件的安装制冷站喷淋系统的空气雾化喷嘴的方法，涉及一种针对制冷站喷淋系统喷嘴设置的仿真数值模拟方法。本发明的目的主要解决了现有制冷站内设置喷嘴未考虑位置、数量安装条件，以及对喷嘴工作参数缺少必要的科学数据的问题。本发明包括：一、构建自定义函数；二、通过ICEM建立制冷站房模型并划分网格，生成MSH格式文件；三、将MSH文件导入Fluent软件中，检测网格质量；四、设定求解条件；五、求解迭代；六、结果分析。本发明适用于制冷站喷淋系统喷嘴设置仿真模拟。本发明结果应用于实际生产过程中不仅可以节约经济成本，还能达到喷淋系统对氨泄漏事故最优的控制效果。

主权项

基于Fluent软件的安装制冷站喷淋系统的空气雾化喷嘴的方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：步骤一、根据实际情况设置制冷站内物理模型参数：物理原型的尺寸、喷嘴位置、喷嘴之间间距、喷淋系统工作压力以及喷嘴喷角；其中，物理原型是指要进行空气雾化喷嘴安装的制冷站喷淋系统；步骤二、根据步骤一确定的制冷站内物理模型参数，构建自定义函数：1)根据喷淋系统的喷嘴出口工作压力和雾滴粒径的函数关系，构建雾滴粒径随喷嘴出口工作压力变化的自定义函数；2)根据氨气与水化学反应的特性，构建氨气与水化学反应速率的自定义函数；3)根据喷嘴喷角与覆盖范围的函数关系，构建覆盖范围随喷嘴喷角大小变化的自定义函数；其中，喷嘴喷角是指喷嘴中喷流下落过程中形成的椎体表面上，两条相对母线形成的锥角α；控制范围是指喷流落在喷淋空间的屋面围合形成的圆形区域；4)根据喷嘴分布方式与覆盖范围的函数关系，构建覆盖范围随喷嘴分布方式变化的自定义函数；步骤三、建立喷淋系统吸收氨气过程的物理模型：并利用ICEM软件，空间根据液化气体扩散规律的特点，选取结构化与非结构化相结合的网格划分方式进行网格划分，创建物理模型，设置边界条件，输出运行结果文件；步骤四、打开fluent软件，导入步骤三输出的case文件，检查网格的质量，如果网格体积为负，则重新划分网格；步骤五、根据物理原型的实际情况设置单位；步骤六、导入步骤一构建的自定义函数，模拟喷淋系统吸收氨气的过程：依次按照定义、用户自定义、函数和应用的顺序导入自定义函数；步骤七、选择适合的模拟模型：选用多相流模型中VOF模型，选用能量模型、湍流模型中的标准k‑ε模型和DPM模型；步骤八、设置材料属性：在fluent软件数据库中复制出氨气与水的具体材料属性，调用氨气与水化学反应速率的自定义函数；步骤九、多相流的确定：将氨气与空气的混合气确定为气相，喷淋水确定为液相；步骤十、设置边界条件：在以上的吸收条件下，设置边界条件，分别调用雾滴粒径随喷嘴出口工作压力变化的自定义函数、覆盖范围随喷嘴喷角大小变化的自定义函数、覆盖范围随喷嘴分布方式变化的自定义函数；步骤十一、求解方法的选择，确定求解精度：压力速度藕合选择simple模式，压力方程的松弛因子设为0.9，压力修正方程采用Presto模式；步骤十二、初始化边界条件并设置迭代参数，进行计算；步骤十三、查看残差图，对相、速度、浓度和质量分数的云图和矢量图进行结果分析，改变模拟条件，优化吸收效率，得到喷嘴最优安装位置及工作参数；步骤十四、根据以上步骤得到制冷站模型最优结果，设计出制冷站内部喷淋系统。