氯化铵结晶过程中若干模拟计算问题的研究

摘要

氯化铵作为一种重要的化工原料有着广泛的应用，它的生产工艺决定了其品质能否满足实际要求。面对氯化铵生产过程中的诸多影响因素，如何利用计算机模拟仿真技术优化并改进生产工艺，降低生产成本引起了不同领域学者的高度关注。由于氯化铵生产的结晶过程是以流体力学为理论指导的流动过程，将流体力学与计算机技术相结合来模拟流体流动和结晶搅拌过程是一个重要的研究方向。
　　本文重点研究了运用计算流体力学（CFD）解决问题的方法，通过模拟计算以期对确定实际生产过程中的各个参数的最佳组合提供借鉴，完成的主要内容分为以下部分：
　　1．计算流体力学将理论流体力学中难以求解的控制方程进行了离散，以求得其近似解，这些控制方程构成了模拟计算的基础，本文对控制方程的相关知识以及离散过程中所需要进行的网格划分等问题进行了分析，同时也阐述了在仿真计算过程中运用计算流体力学解决结晶问题的一般方法步骤。
　　2．按照模拟计算问题的步骤，将理论知识与商用软件Star CCM+相结合，在前处理过程中按照给定的尺寸建立了结晶器搅拌模型，进行了网格划分及边界条件的设置。针对结晶搅拌过程的具体情况，解决了区域流体旋转及湍流模型选取的问题，同时设置初始化参数并进行计算。后处理中对可视化的数据云图及矢量图进行了分析，给出了实验结论。
　　3．在商用软件Gambit网格划分阶段导出的中间文件的基础上，进行了二次开发。完成了网格剖分模型节点坐标的可视化直接点选、三维网格的自由旋转等功能。为了满足后续数值计算的需求，对中间文件提供的数据进行了重新组织，实现了查找网格单元的节点构成及节点参与网格单元的信息等功能，对得到的数据进行了重构，并输出了相应的剖分数据文件。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 结晶的动力性及热力学基础

1.3 模拟研究的发展

1.4 论文的主要内容

第二章 结晶过程及计算流体力学概述

2.1 结晶过程分析

2.2 计算流体力学简介

2.3工作步骤

2.4 控制方程

2.5 控制方程的离散

2.6 CFD及Star CCM+软件

2.7 本章小结

第三章 网格数据模型的构建

3.1 Gmbit软件的网格划分及中间文件

3.2 MFC+OpenGL实现网格信息的提取

3.3 本章小结

第四章 锚式搅拌桨结晶器的数值模拟

4.1 结晶器中搅拌过程的数值模拟

4.2 氯化铵溶液搅拌过程的数值模拟

4.3 本章小结

第五章 结论

5.1 结论

5.2 下一步工作

5.3 本文的创新点

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢