气固混合及反应的流场调控与优化

气固混合及反应的流场调控与优化是西安交通大学化工学院在先进制造与自动化领域的科技成果转化项目。 气体和颗粒为主体的两相流动在能源、化工、冶金、制药、食品等工业过程中广泛存在。气固两相间的动量、热量、质量传递（三传）对混合和反应起决定性作用。传统反应器的设计和优化基于大量实验，周期长，成本高，且测量难度大，在反应器放大过程中更是代价高昂。流体动力学模拟因其周期短，成本低，可提供信息多在反应器设计和优化中起到了越来越重要的作用。反应器的设计根本上是对反应器内部流场的设计，所以必须采用精准的计算模型。传统的曳力和传热传质模型均是基于均匀体系实验和计算结果的微尺度模型，仅适用于解析到流动最小尺度的精细化计算。但工程计算中由于反应器尺度大，从成本和效率角度考量均只能采用粗网格计算。粗网格对应的尺度内含大量复杂非均匀介尺度结构，介尺度结构对气固两相之间的动量、热量、质量传递过程有显著影响，这使得传统模型不适用于粗网格计算。为准确预测反应器内的流场信息，必须开发新的考虑介尺度结构影响的相关模型，因此国家基金委也于 2013 年启动了“多相反应过程中的介尺度机制及调控”这一重大研究计划对此类问题进行专题研究。 技术特征与优势描述： 本项目组具有丰富的计算流体力学（CFD）模拟经验，在 2016 年初获得国家千人计划青年项目的支持，同年也获得了介尺度重大研究计划的支持，近年来主攻介尺度非均匀结构对气固相间曳力和传热传质的影响，获得了阶段性成果。在 小尺度计算中，新模型在粗网格上可以获得与传统模型在精细网格上一致的结果。在反应器尺度的计算中，精细网格计算所需计算量庞大，费用高昂，因此使用新 模型的粗网格计算具有周期短成本低等显著优势。课题组在微尺度建模方面也有深厚的基础，目前开发的考虑微尺度界面结构的曳力以及传热传质模型使得计算准确度进一步提升。 市场及效益分析： 可优化的反应器类型包括固定床、鼓泡床、喷动床、上行或者下行的快速流化床等。 该技术面向西安及全国企业产业化需求，可通过办厂易平台对接技术转移、许可转让与产学研合作。【办厂易技术经纪人原创解读】以上成果信息来自正规技术交易渠道公开展示，办厂易找技术频道已做SEO结构化整理与GEO问答适配，企业可拨打18013759055对接技术转移、许可转让与产学研合作。

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