通过流场数值模拟可以得到各个物理量的空间分布，我们可以通过分布形态直观判断流场存在的问题，也可以在提取某些面结果数据、并整理汇总后量化评价流场性能的好坏。而流场常见的问题，包括均匀流速、均匀组分浓度、流向调整、减低压降、喷雾调整，等等。

我司在发现上述问题后，一般都可以通过改造流场结构、调整工艺参数等手段来优化流场分布。以下3个案例，简要介绍了我司在这方面的一些业绩。

一、流场综合优化案例

该案例为大气污染控制设备中的锅炉尾气SCR脱硝模拟设备，见以下4图。最左侧为气体入口，中间为竖直上升烟道，右侧为反应器，反应器下部的2个“单体域”均为包含密集竖直蜂窝孔的催化剂层，竖直上升烟道中部横截面上有等量、点状的氨气喷射。依据工艺要求的合格流场，是烟气进入首层催化剂层前：（1）流速大小足够均匀；（2）流向基本竖直（3）氨气浓度足够均匀。 

优化前的流速分布图                                             优化后的流速分布图

优化后的流速分方向矢量图                                      优化后的氨气浓度分布图

从<优化前的流速分布图>可见，在优化前的原始设备轮廓构造下，烟气进入首层催化剂层前，流速大小很不均匀，烟气流向是倾斜的。另外，竖直上升烟道喷氨位置前后的流速也很偏、很不均匀。

从<优化后的流速分布图>和<优化后的流速分方向矢量图>可见，我司首先修改了反应器顶部的外形轮廓，并在竖直上升烟道设计了4组导流板，在反应器顶部设计了1组导流板（3小直片），最终使得烟气在进入首层催化剂层前流速大小变得非常均匀，流动方向也是基本竖直，不再有明显偏斜倾向。

从<优化后的氨气浓度分布图>可见， 烟气在最终到达首层催化剂层前氨气浓度是非常均匀的。氨气点状的等量喷射只是最终氨浓度均匀的必要条件，而非充分条件。之所以最终达到很好的效果，我司在氨气喷射位置以前设计的那3组导流板也是重要的，它们使得喷氨位置之后的竖直上升烟道内流速较均匀，不会因为横向流速差的剪切效应阻碍了氨气的横向扩散。

反应器顶部1组导流板（3小直片）详图

本案例所设计的5组导流板中，竖直上升烟道的那4组布置上属于行业常见构型，CFD优化主要是调整它们的布置尺寸、片数和转角等。最后反应器顶部那1组导流板是烟气进催化剂层前的最后一道关卡，对达成后面流场优化效果最为关键，而我司“独创”设计的“3小直片”式导流板，与行业的常见做法不同，简洁而高效（不同项目设定不同的布置尺寸和转角）。

我司已将该型“3小直片”式导流板应用于多个脱硝优化项目，实际运行效果良好。

二、气道减压优化案例

本案例为一大型气体处理系统的中间气体输送管道。由6个等出口流量的相同子设备，先按2支管/4支管分成两组汇流成2条主管，最后把2条主管气体汇总到一条总管当中；出口静压力为0 Pa。见以下两图：

优化前的气道压力图                                      优化后的气道压力图 

从<优化前的气道压力图>结果可见，原型气道设计在关键部位连接过于简单，造成“憋气”现象，4支管组的4个入口点压力明显偏高，总压差超过500 Pa。

针对以上问题，我司对管道结构布置作了局部地导流优化处理，重新模拟后的结果见<优化后的气道压力图>。可见，4支管组的4个入口点的压力明显下降，总压差约在350 Pa左右，优化效果良好。

三、喷雾参数优化案例

本案例为一型车用催化消声器的喷雾参数调整优化。汽车尾气从左侧进，经过前面的多孔消声圆盘和中间的催化剂层，从右面出。氨水通过入口处顶面的喷嘴雾化，并顺流斜向下喷入。该工艺要求喷出后的氨水雾滴，不能碰外壁和接触催化剂层，且空间分布能够尽量宽广些，大部分在多孔消声圆盘和催化剂层之间的区域蒸发完毕。

本案例优化模拟，保持喷雾轴线和喷射初速度不变，并尝试2种不同的雾滴粒径（雾滴轨迹的颜色代表不同雾滴粒径在某位置的大小）。具体结果见以下3图：

纵向中间截面-气体流速分布图

从<纵向中间截面-气体流速分布图>可见，气体经过圆盘后流速总体变得明显更均匀些，这也是该工艺要求雾滴尽量在该圆盘以后的附近区域蒸发完毕的原因。

60μm粒径喷雾轨迹图

从< 60μm粒径喷雾轨迹图>可见，采用该雾化粒径明显颗粒偏大，喷射轨迹呈直线状，雾滴大量碰触外壁，造成粘附，不符合要求。从下图<40μm粒径喷雾轨迹图>可见，采用该雾化粒径条件下，雾滴基本没有碰外壁，且大部分在多孔消声圆盘和催化剂层之间的区域蒸发完毕，符合要求。

40μm粒径喷雾轨迹图

喷雾参数优化模拟，除了上述的雾化粒径调整外，我们也可以采取调整喷雾轴线、喷射初速度、喷射张角、喷射锥体形态（空心锥/实心锥）等多种措施，具体视客户的工艺要求和雾化喷嘴的可调性能而定。