流体—颗粒系统耦合分析软件 - Barracuda
Barracuda是专门用于模拟“颗粒 - 流体”系统流动及化学反应的商用软件包，它致力于工业尺度的流化装置模拟。众多政府研究机构和世界财富500强企业选用它来做工厂设计和工艺过程优化。使用Barracuda，我们客户就有了一个可靠的工程设计，我们的自信源自Barracuda的科学依据。
Barracuda在流化模拟方面的三大优势 Barracuda完全符合化工、石化、能源、冶金等工业领域对流化过程模拟的需求。Barracuda具有以下三大优势，确立了它在流化过程模拟中的领导地位。 1.准确模拟颗粒流动的基本机理 在最基本的层面，Barracuda可以正确地获得颗粒流动的机理。使用固定网格的欧拉方法模拟气/液相，这与传统CFD方法相同；而将颗粒状固体用拉格朗日方法模拟为大量离散体。用户可以设定任意的颗粒尺度分布，并定义不限数量的组分。Barracuda可以捕获由颗粒尺度分布（PSD）引起的重要物理/化学现象，包括：完全耦合的流体-颗粒曳力、真实的壁面冲击和反射、涉及颗粒固体的化学反应、由于气化而导致颗粒尺度的缩小。
Barracuda是颗粒固体研究公司（PSRI）的会员，可以分享PSRI的实验数据。这为验证Barracuda的精确性和准确性、捕获大型实验系统里复杂的流化特性，提供了便利的条件。 PSRI也是Barracuda的用户，它使用Barracuda设计实验。Barracuda利用公开文献数据作了大量验证性研究，也经历了用户专有数据的验证，这些都使我们坚信Barracuda是最好的流化模拟工具。
为了帮助工程师准确、高效地设计和优化工艺过程，对流化装置的模拟必须具备以下四个条件： （1）完全三维模拟。 （2）模拟颗粒的尺度范围宽、数量大：一般情况下，Barracuda模拟颗粒的尺度范围在1微米～5毫米之间，模拟的颗粒数量可达到10E16， 颗粒的总质量可达数百吨。 （3）计算速度满足工程设计需要，可以很快获得有意义的准稳态特性：典型地，对于实验尺度级别的问题，计算可在数小时内完成；对于工业尺度的大规模问题，一般计算时间为一至两周。 （4）必须包含参数化和快速权衡不同设计的能力。确保可以得到最优化的设计。 Barracuda可以同时满足上述四个条件，这得益于我们专有的数值技术——CPFD（计算颗粒流体力学）。CPFD数值方法由公司的创始人之一——Dale博士在计算物理杂志（Journal of Computational Physics）和其它行业认可的期刊上发表。
化学工业领域 化学工业是属于知识和资金密集型的行业。化工生产具有生产技术复杂、原材料综合利用、生产过程要求严格的比例性和连续性、高耗能等特点。流化装置是在化工生产过程中使用最广泛的关键装备。
喷淋器或提升管 → 喷射渗透/冲蚀/位置/数量 旋流器 → 效率/压力平衡/溢流/可靠性 供给管/阀/回收 →位置、冲蚀、数量 输运管→尺寸/定位/冲蚀 反应现象
流化品质：从鼓泡到湍流
石油化工是指化学工业中以石油或天然气为原料生产化学品的领域，最重要的石化生产工艺之一就是流态化的催化和裂解。与循环流化床相关的两个核心部件——反应器和再生器都涉及到这一工艺。 反应器 → 分析结果 油喷射注射→位置/定位/数量 提升管→蒸汽和催化剂驻留时间/壁面逆 混/焦化 脱离区域 →驻留时间分布(RTD)/旋流器/剥离器/输运管 提升现象 液滴喷射和催化剂涂层 中心环向流动 壁面逆流冲洗 驻留时间分布(RTD) 颗粒尺度效应 再生器 → 分析结果 空气喷头 → 流化品质/位置/尺度 旋流器 → 效率/可靠性/冲蚀/侵入管溢流 流化床→ 气/固接触效率 /粉末效率 能源电力领域
循环流化床燃烧器具有NOx排放低、燃料选择灵活的优点，并且利用石灰石可以捕获其中98%的硫，这得益于它对炉内流化床的利用。许多客户成功地应用Barracuda来理解炉的复杂特性，如燃料 - 空气驻留时间、固体循环、床夹带速率及局部冲蚀。同样，Barracuda也可以辅助工程师优化循环流化床的大型旋流器，减轻回路密封的倒置特性。
煤和其它生物燃料气化所产生的合成气体CO和H2可以用作燃料或者化工厂的原料，美国国防部国家能源技术实验室（NETL）应用Barracuda研究气化炉的复杂气-固流动现象，他们还用Barracuda模拟焦炭静床高度超过30m的大型深床气化炉。TRI公司将Barracuda用于生物热-化学转换设计，采用沙子作为传热媒介。
设备现象 流化床膨胀/密度流化床挟带率 尺度分离或材料分离 燃烧 气体和固体的热性能 稳定性 冶金工业领域
许多有价值的矿石必须在初采后进一步加工。这包括：二氧化钛在油漆中被用作白色素，或提取战略资源金属——钛；超纯度的多晶硅被用来制作光电板和半导体；二氧化锆用于核燃料棒的覆层。几乎所有的矿石处理都涉及到各种气-固和液-固流动过程。以下是与矿石处理有关的流体-颗粒耦合模拟的例子，Barracuda已经成功应用于这些领域。 四氯化钛氯化器
氯气和高等级的矿石通常在直径为3m～8m的深床反应器内反应，生成TiCl4。氯气使由原矿、金红石、焦炭等组成的颗粒流态化。我们的一些客户已经成功应用Barracuda找到流化不足的原因， 特别是在矿石和焦炭分离，以及有非常大的密度和颗粒尺度分布式时更易出现流化不足。另一个感兴趣的问题是氯气上升位置和冲蚀。此外，Barracuda中的化学反应速率表达式包含了在任意位置处矿石和焦炭的浓度，对氯化器来说这是计算反应速率的基础。 多晶硅反应器
目前在大规模电子产品生产中已经使用新的流化床反应器技术。从前，高纯度硅(99.999%)只能一炉一炉地慢慢生产。新的两级反应器技术使我们能够低成本的连续生产。Barracuda已经成功地应用于这两种反应器：三氯硅烷 (SiHCl3) 反应器和沉积反应器。在沉积反应器中，气相反应生成固体硅，Barracuda的化学反应模型引起流化床里的硅颗粒长大。Barracuda可以捕获气-固流化的所有重要机理，如侧喷混合、量化反应区域、硅颗粒的成长速率、预测固体硅颗粒的运动。 其它矿石处理技术
Barracuda 可以用来帮助设计与矿石处理有关的设备和工艺过程。典型的应用包括：焙烧、干燥、煅烧、氧化铁减量、重力分离，以及各种供给和输运管。
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