计算流体力学模拟的全流程包含前处理、求解及后处理。求解器方面，FLUENT具备丰富的物性数据库、先进的数值算法、保持更新的物理及化学子模型、稳健的迭代算法，也具备直观的后处理功能。所以FLUENT软件做模拟计算就成了现在流体力学计算的热门工具。

1. 软件使用

本课程采用软件为ANSYS18.0。

2. 3D建模

模型根据实际项目的尺寸经过适当简化建立。建模软件采用ANSYS WORKBENCH 18.0内置design modeler 创建。模型有2个入口，一个是含SO2烟气入口，一个是罗茨风机输送消石灰的脱硫剂+90度（40kpa）空气入口。一个出口。

3. 划分网格

划分网格使用ANSYS WORKBENCH 18.0内置mesh程序。网格划分物理机制选择CFD，求解器默认选择为FLUENT. 网格采用结构化和非结构化混合划分方式。

4. FLUENT求解

4.1. 总体设置

求解类型为稳态。由于流动为非压缩流，选用基于压力的求解器，并正确设置重力作用方向。

4.2. 多相流设置

本模拟采用DPM模型进行计算，不使用多相流模型。此处保持多相流选项为off。

4.3. 能量方程

由于涉及到组分运输，冷热混合，化学反应等过程，所以需打开能量方程。

4.4. 流动类型

流动类型选择紊流。选择 realizable  k-epsilon 2方程模型，壁面函数选用标准壁面函数。

4.5. 组分输送

激活组分输运模型，选择volumetric 以及particle surface 选项。在湍流-化学反应交互选项里面，选择finite-rate/eddy-dissipation（有限速率/涡耗散模型）。

混合物材料选项那里，暂时不进行操作。待材料设置完成后，再进行混合物设置。

由于本模拟不需进行污染物生成计算，因此NOX,SOX等的生成模型不需要打开。

4.6. 离散相模型

本模拟需要用到“燃烧性”粒子，即消石灰颗粒，固需要激活离散相模型。

在“离散相”与“连续相”交互频率中，设置为50。此数量的设置较为重要。设置过大，可能导致化学反应尚未结束时计算已经收敛，从而计算结束。具体的次数可采用连续相流场基本达到收敛时的迭代次数。我们也可以先计算好连续相的流场，然后再开启DPM模型进行反应模拟。

4.7. 材料设置

本模拟中烟气主要成分为H2O，SO2, N2, O2.同时需消石灰Ca(OH)2，以及反应产物亚硫酸钙CaSO3.这两种物质均不在fluent 流体材料数据库中，故需要进行创建。我们先copy  CaO 和 CaSO4到材料里，然后分别修改名称和分子式、密度、分子量等参数。尤其注意的是分子量。分子量如果修改不准确，会导致后续化学反应设置过程中报错。注意对于组分运输模型来讲，其混合物中的所有组分均以fluid 形式存在，包括Ca(OH)2，以及反应产物CaSO3.在混合物设置对话框中，将消石灰和亚硫酸钙添加到“固体”栏目中，即可完成表面反应颗粒的设置。

所有的材料都具备后，打开混合物，编辑，将气相和固体分别添加到对应的栏里。注意气相中质量分数最大的组分排列在最后一位，点击确认完成混合物组分的设定。

组分设定好后，打开reaction进行设置。由于我们开启了particle surface 选项，且本次模拟仅有 颗粒表面反应一种型式，因此我们设置总反应数量为1，类型为particle surface，然后对反应物和生成物进行准确设置，包括化学计量数，和反应物生成物速率指数。至此，反应定义完成。

4.8. 完善DPM模型

定义完成化学反应后，回到离散相模型，选择粒子类型为可燃烧性颗粒，设置好喷射源类型、喷射位置、粒径、速度、组分质量比例等（需打开多表面反应模型），建立一个喷射。

4.9. 设置反应颗粒物性参数

设置好反应颗粒的密度、比热、可燃物比例、反应温度、反应吸收热、以及燃烧模型。燃烧模型我们此处选择多表面反应模型。

4.10. 求解设置

先按照默认选项进行求解。过程中根据收敛情况调整压缩因子。由于本模拟涉及到化学反应，压缩因子可以适当调小以有利收敛。

求解过程中，设置两个监视：出口SO2的摩尔百分数监视，以及出口平均速度监视。也可根据需要，监视某个切面上的SO2的摩尔分数变化情况，结合残差曲线，综合判断计算收敛与否。

4.11. 计算

全部设置好后，初始化，进行计算。计算之前可以先点击check, 对CASE进行检查。如FLUENT给出完善建议，可进行完善设置。完成后，开始计算。计算过程中，可观察云图变化和曲线变化情况。

4.12. 后处理

计算收敛后，可以查看云图、流线图、颗粒密度、颗粒反应情况、生成物浓度等信息。