Матмоделирование

Компетенции в области использования методов и средств современного численного моделирования химико-технологических процессов:

При разработке и модернизации технологических установок и оборудования предприятий химической и смежных производственных отраслей нами применяются как классические инженерные методы, так и методы и средства современного численного моделирования, а также различные комбинации классических и численных методов .

«Типичная» работа по разработке, модернизации и оптимизации работы установок и оборудования состоит из следующих этапов :

1. анализ режимов работы существующих установок и оборудования, как на основе технического обследования (эксплуатационных данных заказчика), так и на основе результатов численного моделирования;
2. определение путей оптимизации работы установок и оборудования при модернизации или разработке новых конструкций оборудования, разработка предложений по повышению эффективности установок и оборудования;
3. проверка разработанных предложений методом численного моделирования, корректировка предложений, определение оптимальных условий работы оборудования;
4. разработка технических решений и практических рекомендаций.

Для решения поставленных задач классические методы (планирование эксперимента, регрессионный анализ, классический инженерный расчет) используются совместно с методами численного моделирования.

Для моделирования технологических процессов используется программное обеспечение ANSYS Fluent, дополняемое собственными UDF-модулями (модель центробежных насосов, модели различных насыпных насадок, пористых и насыпных слоев, упрощенные модели химических реакций и др., нестационарных граничных условий и др.).

Для решения задач оптимизации и регрессионного анализа используется программный комплекс SciLab.

Анализ сложных напряженных состояний осуществляется в ПО ANSYS Mechanical и Autodesk Fusion 360 (в том числе, задачи топологической оптимизации). Нормативные расчеты сосудов и аппаратов на прочность осуществляются с помощью собственного программного обеспечения.

Для решения задач разрабатывается и используется собственное программное обеспечение (математическое моделирование процессов в выпарных аппаратах пленочного типа и в выпарных аппаратах с принудительной и естественной циркуляцией, численный расчет и оптимизация теплообменного оборудования, нестационарный нагрев и нестационарное охлаждение, работа контура циркуляции теплоносителя и др.).

При необходимости проверка адекватности математического моделирования и получение необходимых данных для разработки полуэмпирических моделей осуществляется на собственных лабораторных установках. Для лабораторных испытаний физические модели оборудование или его элементы могут быть изготовлены методом FDМ-3D-печати (послойная экструзия термопластичных полимеров) или SLA-3D-печати (послойная УФ-засветка фотополимерных смол) или ЧПУ-фрезеровкой.

Опыт моделирования технологических и гидроаэродинамических процессов включает:

1. процессы мокрой и сухой пыле- и газоочистки в циклонах, скрубберах и абсорберах различных конструкций;
2. гидродинамика, тепло- и массообмен в распылительных сушилках, трубах-сушилках, аппаратах кипящего слоя (псевдоожиженного слоя);
3. гидродинамика сыпучих материалов и газовых потоков и сопряженные процессы в аппаратах барабанного типа, полочных охладителях и т.п;
4. гидродинамика и теплообмен в теплообменном оборудовании различных конструкций, в аппаратах воздушного охлаждения;
5. нестационарный теплообмен;
6. процессы струйного и механического перемешивания (включая сопряженные технологические процессы), в том числе многокомпонентных суспензий, эмульсий и систем газ-жидкость в реакторах и емкостях большого объема (300-1000 м ³ );
7. моделирование процессов разделения неоднородных систем (центрифуги, гидроциклоны, сепараторы и т.п.);
8. моделирование работы форсунок различных конструкций;
9. гидродинамика, тепло- и массообмен и химические реакции в барботажных устройствах и аппаратах;
10. гидродинамика, тепло- и массообмен в выпарных аппаратах различных конструкций;
11. аспирация и вентиляции производственных помещений;
12. технологические процессы в аппаратах и автоклавах выщелачивания гидрометаллургических производств;
13. гидродинамика в аппаратах насадочного типа, сорбционных колоннах и т.п.;
14. моделирование гидродинамических и технологических процессов водоочистки;
15. моделирование процессов гранулирования расплавов солей LiCl+KCl;
16. моделирование процессов в реакторах для синтеза полимеров.

Выполняемые расчеты на прочность (нормативные и с использованием метода конечных элементов):

1. емкостное технологическое оборудование химических и смежных производств (нормативные расчеты по ГОСТ Р 52857.1…12 – 2007);
2. статическая прочность: исследование нагрузок, напряжений и деформаций сложных деталей в различных условиях нагружения;
3. исследование резонансных частот для различных форм колебаний деталей и узлов оборудования; расчет оборудования на виброустойчивость (нормативный расчет и численное моделирование);
4. определение температурных напряжений, в том числе в нестационарных и переходных процессах;
5. определение напряжений в условиях нестационарного нагружения оборудования и в переходных процессах;
6. расчет на малоцикловую усталость (нормативный расчет и численное моделирование);
7. расчет оборудования на устойчивость (нормативный расчет и численное моделирование.