Математическое моделирование технических процессов и аппаратов

Математическая модель дает высокоточную компьютерную симуляцию химико-технологического процесса. Использование предварительного моделирования существенно снижает материальные издержки и время на внедрение новых разработок в производство или оптимизацию действующих технологических линий. Современные методики и программное обеспечение позволяют учитывать практически любые химические и физические параметры процесса. В результате мы получаем подробную компьютерную модель, готовую для проверки на модельной установке или непосредственно на производстве.

Где применяется математическое моделирование?

Математическое моделирование – распространенная практика во всех инженерных областях. Это возможность разложить систему любой сложности в широком диапазоне параметров состояния, что зачастую нереально сделать в лабораторных и тем более в производственных условиях. Химико-физическое состояние системы рассчитывается с требуемой точностью. Модель наглядно показывает прохождение потоков или химических реакций. Процесс автоматизирован, исключается вероятность случайной ошибки технологов или инженеров.

Специалисты ИХТЦ и партнеры Инжинирингового центра реализуют проекты с использованием систем компьютерного и математического моделирования технологических процессов и аппаратов в области химических технологий, гидро- и газодинамики, анализа прочности материалов и конструкций, тепловых режимов, в нефтегазовой отрасли, угольной отрасли, атомной отрасли, строительстве и приборостроении.
Рассмотрим реальную задачу снижения вредных выбросов в автомобиле ⇓
Необходимо снизить уровень оксида азота (NO) путем добавки аммиака (NH3). Его должно быть достаточно, чтобы редуцировать выброс NO, но не должно быть слишком много, чтобы NH3 сам по себе не превратился в проблему. Необходимо параллельно запустить реакцию его окисления. Скорость обеих реакций будет зависеть от состава и температуры.

Единственный параметр, который нам неизвестен, - точное количество аммиака, которое требуется для реакции. Для решения этой задачи необходимо просчитать все параметры реакции и кинетику. Один из вариантов – провести точный эксперимент в четко контролируемых условиях. В данном случае это означает время на сбор установки и проведение лабораторных исследований, привлечение нескольких специалистов, проверку результатов и так далее. В математическом моделировании для решения этой задачи понадобится программа, один специалист и на порядок меньше времени. В этом и есть разница сборки процесса «вручную» и составления его компьютерной модели.

Как проводится математическое моделирование?

Специалисты ИХТЦ имеют возможность использования современных программных продуктов инженерного анализа (CAD/CAE-системы) для математического моделирования технических процессов в химии и аппаратов. Лицензионные пакеты включают: AutoCAD, Inventor, SolidWorks, ANSYS Multiphysics (полные версии 11 и 13), LS-Dyna, AutoDyn, CivilFEM , ANSYS CFX, Fluent, GRASP, FEKO, Ansoft Designer.

Преимущества использования компьютерной математической модели:


  • снижение затрат на проектирование установки или аппарата;
  • существенная экономия времени;
  • новые методы и возможности для оптимизации химического производства.
Оборудование позволяет считывать любые параметры: от характеристик мощностей, тепла, материалов, скорости реакции, типов потоков (ламинарные, турбулентные) и их состояния до детальной сборки химического процесса со всеми внутренними эффектами прохождения реакции.

Мы получаем наглядную математическую модель технологического процесса (аппарата или полного производственного цикла), которая позволяет проанализировать все параметры оборудования, технологию, протекание химической реакции, не воспроизводя его в «железе».

На следующем этапе можно проверить результаты исследования на модельной установке в заданном масштабе либо непосредственно на производстве заказчика. В итоге мы получаем готовые данные для проектирования и расчетов нового производства или оптимизации действующей линии.
Условия и сроки
Заказывая проведение математического моделирования технических процессов и аппаратов у нас, вы существенно экономите на приобретении лицензионного ПО. Сам по себе с софт бесполезен без людей, умеющих с ним работать. В нашей команде работают математики, физики, химики высокой квалификации с огромным практическим опытом работы.

Сроки проведения работ, в зависимости от сложности проекта, составляет 2-6 месяцев.
Made on
Tilda