摘要 本文首先介绍了SOLIDWORKS技术的特性和用途，接着引用实例阐述了采用SOLIDWORKS技术的解读程序，同时得出了部分初步结论，从而突出了将SOLIDWORKS数值模拟技术引入化工机械的设计中的重要性，为进一步的优化设计和化工机械的数值模拟研究迈出了成功的一步，本身具有可观的应用价值。
关键词 化工机械；旋风分离器；数值模拟
中图分类号TH13文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）46-0145-02
伴随着社会工业化的雄厚发展，逐步形成了属于自己的发展天地，但人们对其性能优良、安全可靠、价廉物美、制造周期快等诸多方面的要求也在不停地助长。传统的化工机械及设备的设计方法已经不能满足人们对其产品质量的要求，同时也不能适应日益繁荣的市场需求，原因在于传统的化工机械及设备在受实验条件限制的同时也是属于暗箱操作。然而另一种新思路和新方法的诞生解决了上述疑难，那就是计算机技术的出现。计算机是数值模拟技术的一种工具，目前，除了直接试验外，人们逐渐采用先进的数值模拟技术进行策划和研究，结合数值计算和剖析的模式解决在研究工程技术中遇到的具体困难；由于其投资少、策划过程快、信息完备、模仿能力强等特点，所以在能源、矿场、化工、轻工等行业的机械研发过程中都得到了长足的发展和相当的应用。本篇文章通过旋风分离器在化工领域中的广泛应用为例阐述了计算流体动力学技术的运用，从而在化工机械及设备的数值模拟进一步的结构优化和其研发中奠定了一定的基础。
1 SOLIDWORKS技术在化工机械设计中的运用
广泛应用于化工、石油、矿山和诸多类轻工行业的旋风分离器是一种以分离、除尘为功能的设备；而气力输送、流态化、分离及干燥过程等多相流问题也是每一个领域中的突出问题。所以，选取旋风分离器内部的三维两相流场进行Solid works数值模拟研究对气、固分离很有代表意义。
2 SOLIDWORKS的技术建模
第一，建立几何模型：Solid works、Gambit、AutoCAD等软件都可以用来创建几何模型。本篇文章采用计算模型为Solid works高效型旋风分离器，其几何参数各为：a=95mm，b=38mm，D= 190mm,h=285mm，B=72.5mm，De=64mm，H=760mm,S=95mm；第二，划分模型的网格：网格的类别分为多种，四面体网格、锲形、六面体及混合等网格全属于三维模型的范畴；在引用中为了方便增高计算的精确度，首先，引用者应当选择与流体的流动特点相适宜的网格形式。再次，划分网格数目也会影响计算的确精度，如果网格的数目超越了所允许的数目时，只会增加计算所需内存、减缓解的收敛，所以，网格的数目并不是多多受益。故此，网格的划分在数值模拟中虽处于前处理过程，但网格质量的好坏对模拟的结果起着相当意义的作用。本篇文章介绍的分块网格技术，一方面创建非均匀网格是基于控制网格节点的分布控制网格位置的多少，另一方面在计算域离散成5个子区域各自划分成网格的基础上吻合了网格位置与计算领域的几何形状；为了达到计算的预期程度，在这里总共划分了非均匀的344148个六面体网格单元；第三，设置边界条件类型：本篇文章假定出口端湍流流动已经达到饱和性的发展状态，将排气口端的形式选为outflow，将入口端的形式选为velocity-inlet；分离器的壁面端采用颗粒服从镜面反射的原理设为无滑移壁面wall。
3 SOLIDWORKS的技术数值求解
首先定位适应实际流场特性的计算模块（两相流和单相流）、运行条件、物料属性等给模型，然后进行数值代入解答。1）气、固两相流场的计算就应用离散相模型中的相间耦合的随机轨道模型，但旋风分离器内流场由于是三维强旋转湍流，故而应用抽象的雷诺应力湍流模型（RSM），这样做是基于其本身含有清晰的多向异性；2）设定运作时的条件，设入口气流方向垂直于进口截面，而其速度为20m/S；3）固相颗粒群采用密度为2 750kg/m3，能通过45tzm 的筛网筛孔的滑石粉，在假定固相颗粒群的粒径布置满足Rosin-Ramm-ler分布的基础上，将粒径布置分为10个空间，颗粒相对分布范围作为该颗粒的比率含量，而计算颗粒直径选为每个粒径分布区的中间值。气相流体就用常温下的空气；含尘量在含尘气体中取9.5g/m3（标准）；4）模型的数值求解中由于统一了匹配的选取差分格式为QUICK 、压力插补格式为PRESTO，采用了非交错网格的SIM-PLEC算法的格式，通过速度和压力之间的互通校正关系迫使质量守恒同时获得压力场。故而可以得到比较满意的计算成果。
4结果分析与讨论
由于采用数值模拟的方式功效相当大，故而可以形象的模仿出每一个物理量在每一个位置上的信息，故而解决了旋风分离器内部的流场复杂和通过实验的手段很难测量周全的困难。比如我们要考查速度的模拟结果时就可以查看任何一点位置处的合速度、极坐标下各个分速度等；触类旁通，其他多种形式的模拟结果考查也如此。
4.1 速度场分布
流体的运动在整个截面内、外部流体的旋流方向相同且类型都为旋转流，所以就证明了螺旋的螺旋方向在旋风分离器内、外是相同的。我们可以从不同截面的速度矢量图所提供的信息中寻找出哪里的流场紊乱，哪里的速度分布规则等等。
4.2 压强分布
通过比较和参照各类图左侧的数据标志条，我们不难找出哪些区域的压强高，哪些区域的压强，然后再取某一值做比较就可得出答案。当然，我们也可以通过其他方法来实现这一目标，比如说相对于某一点的压强的变化率、压降值等，来发现哪里的压强幅度变化较大，能量损耗比较严重等。通常我们把这种方式叫做“自定义函数表达式”。
5 结论
SOLIDWORKS技术的分析和解读功能是相当的强大，它能够通过模仿和效仿机械设备内部空间的流场，从而获得包括压强分布、速度分布、浓度及温度分布等等流动状态的多种不同程度上的直接和明晰的信息。SOLIDWORKS技术是一种在先进技术中加进的虚拟设计方式，本篇文章通过举例来阐述了SOLIDWORKS技术进行数值模拟的程序，同时也赋予了相当数量的模拟结果，进一步证明了引用SOLIDWORKS技术运算的实践性和合理性，再次印证了SOLIDWORKS技术软件在化工机械的策划意图中具有潜在的应用能量，它的发展前景值得人们引起关注。
参考文献
[1]杨杰.风机流场的数值模拟分析[J].武汉理工大学学报，2009，28(5)：763-765.
[2]洪厚胜.SOLIDWORKS用于机械搅拌生化反应器液固两相混合的研究[J].化学反应工程与工艺，2007，20(3)：249-254.
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