粒子流体力学ソフトウェアBarracudaのオンラインコースを無料で共有
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この投稿は最終的に2016年7月16日12時06分にB0SSによって編集されました。Barracudaは、アメリカのCPFD Software, LLCが自社で開発したCPFD特許技術を用いて作られた、工業規模の流体・粒子系の動力学や化学反応を専門的にシミュレーションする商用ソフトウェアパッケージです。Barracudaソフトウェアは、化学、石油化学、エネルギー、冶金などの産業分野における流動化研究のニーズに完全に合致し、これらの分野における流動化装置シミュレーションにおけるリーダー的な地位を確立しています。多くの**研究機関や世界のフォーチュン500企業が、流動層装置の設計や工程最適化にこれを採用しています。 気固二相流は、石油化学、エネルギー、冶金などの業界で非常に一般的であり、流動層反応器(ガス化炉、FCC再生反応器など)、サイクロン分離器、循環流動層炉(CFB)などがその例です。これらの装置に対して迅速かつ正確なシミュレーション計算を行うことは、最適設計や故障診断などにおいて非常に重要です。 Barracudaは、気固二相流、特に流動層状態の流れを専門に扱うシミュレーションツールであり、流動層装置内の粒子分布や温度場(化学反応)、速度場などの情報をシミュレートできるほか、壁面の摩耗なども計算することができます。概要:Barracudaエンジニアリングソフトウェアパッケージは、Barracudaを専門的に研究するためのものです。
利点:Barracudaソフトウェアは化学・石油化学分野で活用されます。
目次:1. 概要 2. 研究対象 3. 利点 4. 適用分野 5. 導入状況
概要の編集:Barracudaを使用することで、お客様は信頼性の高いエンジニアリング設計を実現できます。私たちの自信は、Barracudaの科学的根拠に基づいています。 本物のサーモンのように、Barracudaソフトウェアは高速かつ強力に計算します。それはあまりにもユニークで、同様のエンジニアリングソフトウェアは二つと存在しません!Barracudaは、複雑な流体/粒子/熱/化学反応の現象をシミュレートする機能において非常に強力です;その計算速度は速く、設計期間内に意味のある準定常特性を得ることができ、異なる設計案間で迅速に優先順位を決めることが可能です。 研究対象としてのBarracudaの核心的な研究対象は、さまざまな産業分野に浸透している、具体化された流動化技術である。いわゆる「流動化」とは、文字通りからもわかるように、形象的な名称であり、「非流体」である固体粒子の物質を、流体が流れるような状態にする技術のことである。これを行う目的は、材料の混入、熱交換、混合、化学反応などのプロセスによって、処理粒子を強化することです。農業生産における脱穀(風や気流を利用して穀物から籾殻を取り除くこと)や、川での砂取りや金採りなども、流動層技術の原型と見なすことができる。流動化技術の産業への応用としては、まず1926年にドイツで実用化された石炭ガス化用のヴィンクラー炉が挙げられる。 Barracudaソフトウェアの優れた編集機能は、化学、石油化学、エネルギー、冶金などの産業分野における流動化シミュレーションのニーズに完全に合致しています。これは、当社のソフトウェアが以下の3つの大きな利点を持っているためであり、それによって化学、石油化学、エネルギー、冶金産業分野における流動化装置のシミュレーションにおいてリーディングポジションを確立しているのです。 ⒈ 粒子流動の基本メカニズムを正確にシミュレート 最も基本的なレベルで、Barracudaは粒子流動のメカニズムを正しく把握することができる。固定格子を用いたオイラー法で気相と液相をシミュレートし、これは従来のCFD法と同じである;そして、粒状固体をラグランジュ(メッシュレス)法を用いて多数の離散体としてシミュレートする。Barracudaは、粒子サイズ分布(PSD)によって引き起こされるすべての重要なメカニズムさえも捉えることができます。ユーザーは任意の粒子サイズ分布を指定し、石炭や砂など、無制限の数の成分を定義することもできます。その他のメカニズムには、完全に結合した流体-粒子間の抗力、実際の壁面への衝突と反射、粒子固体を伴う化学反応、気化による粒子サイズの縮小が含まれる。 ⒉ 流動化実験データによる検証 当社のソフトウェアの精度と正確性を検証し、大規模な実験システムにおける複雑な流動化特性を把握するため、Barracudaは粒子固体研究会社(PSRI)の正会員であり、PSRIの実験データを共有することができます。PSRIもBarracudaのユーザーであり、Barracudaを使って実験を行っています。私たちは公開されている文献データを用いて多数の検証研究を行い、当社のソフトウェアもユーザー固有のデータによる検証を経ています。Barracudaが最良の流動化シミュレーションツールであると確信しています。 ⒊ 迅速な計算――数値計算のボトルネックを打破する。工場が正確で効率的な設計や工程最適化の意思決定を行うためには、流動層装置のシミュレーションには以下の4つの条件が必要である:⑴完全な3次元シミュレーション; ⑵シミュレートされる粒子のサイズ範囲は広く、数も多い。粒子の最小サイズは0.2マイクロメートルに達し、最大サイズは流体メッシュの大きさに依存します。一般的に、Barracudaによるシミュレーションの粒子サイズは1マイクロメートルから5ミリメートルの範囲であり、シミュレーションに用いられる粒子の数は10¹⁶個に達し、粒子の総質量は数百トンにもなります; ⑶計算速度は、設計の反復的なイテレーションに対応できるものでなければならず、迅速に意味のある準定常特性を得ることができる;一般的に、研究室規模の問題では計算に数分から数時間かかりますが、工業規模の大規模な問題では、計算に数時間から数日かかります; ⑷パラメトリック化と、異なる設計を迅速に比較検討する機能が必要である。最適化された設計が得られるようにします。 Barracudaは、当社独自の数値技術であるCPFD(計算粒子流体力学)により、上記の4つの条件を同時に満たすことができます。CPFD数値法は、同社の創設者の一人であるデイル博士によって、『Journal of Computational Physics』やその他の業界で認められている学術雑誌に発表されています。 分野別応用編 1.化学工業分野 化学工業は、知識と資本集約型の産業です。化学工業の生産は、生産技術が複雑であること、原材料の総合的な利用、生産プロセスにおける厳格な比例性と連続性が求められること、そして高いエネルギー消費量といった特徴を持っている。流動化装置は、化学製造プロセスで最も広く使用される重要な装置です。 多数の工学的応用事例が、Barracudaが大型の深層反応器(直径10メートル以上)における触媒化学反応を含む、これらの装置内の複雑な三次元過渡的流動現象を理解するのに役立つことを示している。反応器のタイプには、アクリロニトリル、二酸化チタン、ポリエチレンが含まれます。 2.石油化学工業分野 石油化学とは、化学工業の中で石油や天然ガスを原料として化学製品を生産する分野であり、最も重要な石油化学の製造プロセスの一つが流動層触媒反応および分解である。循環流動層に関連する2つの核心部品である反応器とリジェネレータは、いずれもこのプロセスに関与している。 3. エネルギー・電力分野において、循環流動層バーナーはNOx排出量が少なく、燃料の選択肢が多いという利点があります。また、炉内の流動層を活用することで石灰石を用いて硫黄の98%を捕捉することができます。多くの顧客が、燃料・空気の滞留時間、固体の循環、ベッド内での巻き上げ速度、および局所的な侵食といった、複雑な炉の特性を理解するためにBarracudaを成功裏に活用しています。同様に、循環流動層装置の大型サイクロンも最適化することで、回路のシールにおける逆流特性を軽減できる。 石炭やその他のバイオ燃料のガス化によって生成される合成ガスであるCOとH2は、燃料や化学工場の原料として利用できる。米国国防総省のエネルギー技術研究所では、**Barracudaを用いてガス化炉内の複雑な気体・固体流動現象を研究している。また、彼らはBarracudaを使って、コークスの静止層の高さが30mを超える大規模な深層床ガス化炉のシミュレーションも行っている。TRI社は、バラクーダを生物熱化学変換の設計に使用し、熱伝達媒体として砂を採用しています。 バラクーダ化学反応による生成物の生成は、固体粒子の消費と正確に一致し、この化学反応によって粒子サイズが自動的に縮小する。粒子サイズの減少は、流動化および洗浄速度に影響を与える。 4. 冶金業界では、多くの価値ある鉱石は採掘後にさらなる加工が必要である。これには、塗料において白色剤として使用される二酸化チタンや、戦略的資源であるチタンの抽出が含まれます;二酸化ジルコニウムは核燃料棒の被覆に使用される。ほとんどすべての鉱石処理には、さまざまな気体-固体および液体-固体の流動過程が関与している。以下は、鉱石処理に関連する流体・粒子結合シミュレーションの例であり、Barracudaはこれらの分野で既に実用化されています。 5. その他の鉱石処理分野:Barracudaは、鉱石処理に関連する機器や工程の設計を支援するために使用できます。典型的な用途には、焼成、乾燥、焼結、酸化鉄の減量、重力分離、および各種の供給・輸送管が含まれます。 化学工業は、知識と資本集約型の産業です。化学工業の生産は、生産技術が複雑であること、原材料の総合的な利用、生産プロセスにおける厳格な比例性と連続性が求められること、そして高いエネルギー消費量といった特徴を持っている。流動化装置は、化学製造プロセスで最も広く使用される重要な装置です。 多数の工学的応用事例が、Barracudaが大型の深層反応器(直径10メートル以上)における触媒化学反応を含む、これらの装置内の複雑な三次元過渡的流動現象を理解するのに役立つことを示している。反応器のタイプには、アクリロニトリル、二酸化チタン、ポリエチレンが含まれます。 適用状況の編集:Barracudaは海外では、化学、石油、冶金、電力、エネルギーなどの産業分野において、焙煎、乾燥、吸着、気化、触媒反応、触媒分解といったプロセスで広く利用されている。工業分野での一般的な応用例としては、火力発電所で使用される流動層ボイラー、石油精製プロセスにおけるFCC反応器/再生装置、無機化学工業や冶金工業での焙煎・焼成炉、鉄鋼・冶金業界、セメント製造、多結晶シリコン製造などが挙げられます。Barracudaは2010年に海基科技によって国内に導入されて以来、多相流シミュレーションの研究に従事する大学や企業から大いに注目を集めています。これまで、ほとんどの研究者はFluentを代表とする汎用CFDソフトウェアを用いて粒子流のシミュレーションを行ってきましたが、粒子に関する情報が不足していること、制約条件が多いこと、計算結果の精度が低いこと、計算速度や安定性の問題などの課題に直面していました。Barracudaの独自の技術的優位性は、粒子多相流のシミュレーションにおける従来のCFDソフトウェアの欠点を補うことができます。