【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及能源利用，特別是指一種基于fluent-udf的木材熱解模擬方法。
技術(shù)介紹
1、在木材加工與利用領(lǐng)域，熱解作為一種重要的化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生物燃料、化學(xué)品及活性炭等產(chǎn)品。然而，木材熱解過程的復(fù)雜性，包括其多階段反應(yīng)機制、溫度依賴性及與孔隙結(jié)構(gòu)間的相互作用，使得精確預(yù)測和控制熱解行為成為一項挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的研究方法多依賴于實驗手段，雖能提供直接的數(shù)據(jù)支持，但存在成本高、周期長且難以全面覆蓋所有工況條件的局限性。因此，開發(fā)一種高效、準確的數(shù)值模擬方法，以復(fù)現(xiàn)木材熱解過程并預(yù)測其產(chǎn)物分布，對于優(yōu)化熱解工藝、提高資源利用率具有重要意義。
2、近年來，隨著計算流體動力學(xué)(cfd)技術(shù)的快速發(fā)展，其在化學(xué)反應(yīng)工程領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。fluent作為一款功能強大的cfd軟件，不僅具備處理復(fù)雜流動和傳熱問題的能力，還提供了udf接口，允許用戶根據(jù)特定需求編寫自定義代碼，以實現(xiàn)復(fù)雜物理化學(xué)過程的數(shù)值模擬。在木材熱解模擬中，通過將木材視為多孔介質(zhì)，結(jié)合熱解速率計算公式和udf技術(shù)，可以實現(xiàn)對木材內(nèi)部溫度分布、質(zhì)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的精細描述。然而，當前關(guān)于木材熱解模擬的研究大多聚焦于單一因素或簡化模型，缺乏對熱解過程中多因素耦合作用的全面考慮，導(dǎo)致模擬精度有限。因此，深入研究木材熱解機制，開發(fā)基于fluent-udf的高精度熱解模擬方法，對于提升木材熱解技術(shù)的科學(xué)性和實用性具有重要意義。
3、在木材熱解技術(shù)的實際應(yīng)用中，準確預(yù)測和控制熱解過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如溫度、壓力、停留時間等，對于優(yōu)化產(chǎn)品品質(zhì)和提
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，通過木材熱重分析，提煉熱解數(shù)據(jù)特征，求解熱解速率計算公式，植入fluent-udf中形成熱解過程復(fù)現(xiàn)代碼；基于木材熱解環(huán)境進行fluent模擬，設(shè)置木材區(qū)域為多孔介質(zhì)，加載udf代碼，計算后提取木材熱重變化模擬數(shù)據(jù)；進行相同環(huán)境下的木材熱解實驗，獲取木材熱重實驗數(shù)據(jù)；對比木材熱重模擬和實驗數(shù)據(jù)，修正木材熱解模擬過程，提高木材熱解模擬精度，從而實現(xiàn)基于fluent-udf的較高精度的木材熱解過程模擬復(fù)現(xiàn)。本專利技術(shù)可為木材熱解模擬提供基于fluent-udf的復(fù)現(xiàn)方法參考，以解決木材熱解過程數(shù)值預(yù)測精度不高的技術(shù)問題。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：
3、一方面，本專利技術(shù)提供了一種基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，所述基于fluent-udf的木材熱解模擬方法包括：
4、進行木材熱重、tg-dsc分析，提煉熱解數(shù)據(jù)特征，求解熱解速率、吸放熱計算公式，植入fluent-udf中形成熱解過程復(fù)現(xiàn)代碼；
5、基于木材熱解環(huán)境進行fluent模擬，設(shè)置木材區(qū)域為多孔介質(zhì)，加載udf代碼，計算后提取木材熱重變化模擬數(shù)據(jù)；
6、進行相同環(huán)境下的木材熱解實驗，獲取木材熱重變化數(shù)據(jù)；
7、對比木材熱重模擬和實驗數(shù)據(jù)，修正木材熱解模擬過程，提高木材熱解模擬精度，從而實現(xiàn)基于fluent-udf的較高精度的木材熱解過程模擬復(fù)現(xiàn)。
8、進一步地，進行木材熱重、tg-dsc分析，提煉熱解數(shù)據(jù)特征，包括：
9、選取具有代表性的木材樣本，確保其種類、含水率、密度等物理特性符合研究要求；
10、利用高精度的熱重分析儀、tg-dsc分析儀對木材樣本進行程序升溫?zé)峤鈱嶒灒?/p>
11、實驗過程中，記錄木材質(zhì)量、吸放熱量隨溫度變化的詳細數(shù)據(jù)，包括起始熱解溫度、最大失重速率溫度、熱解終溫等關(guān)鍵參數(shù)；
12、通過對熱解數(shù)據(jù)的深入分析，提煉出木材熱解過程中的主要數(shù)據(jù)特征，如熱解曲線的形狀、失重速率的變化趨勢以及不同溫度區(qū)間內(nèi)的熱解行為模式。
13、進一步地，求解熱解速率、吸放熱計算公式，包括：
14、基于提煉出的熱解數(shù)據(jù)特征，采用數(shù)學(xué)方法(如微分法、曲線擬合等)求解木材熱解速率、吸放熱量的計算公式；
15、這一公式應(yīng)能夠準確描述木材質(zhì)量隨溫度變化的速率，包括初始階段的緩慢失重、主熱解階段的快速失重以及后續(xù)的緩慢變化階段；
16、為了提高公式的普適性和準確性，可以考慮引入多個變量(如溫度、升溫速率、木材種類等)作為參數(shù)，并通過多元回歸分析等方法確定各參數(shù)的最優(yōu)值。
17、進一步地，植入fluent-udf中形成熱解過程復(fù)現(xiàn)代碼，包括：
18、將求解得到的熱解速率、吸放熱計算公式植入fluent的udf環(huán)境中，編寫相應(yīng)的udf代碼以模擬木材的熱解過程；
19、在udf代碼中，需要定義木材的多孔介質(zhì)模型，包括孔隙率、滲透率、熱導(dǎo)率等物理性質(zhì)的設(shè)定；
20、同時，根據(jù)熱解速率公式編寫計算木材質(zhì)量變化、溫度分布及氣體產(chǎn)物生成的代碼；
21、為確保udf代碼與fluent軟件的良好兼容性和高效運行，還需進行代碼優(yōu)化和調(diào)試，如調(diào)整求解器設(shè)置、優(yōu)化網(wǎng)格劃分、確保數(shù)據(jù)傳遞的正確性等。
22、進一步地，基于木材熱解環(huán)境進行fluent模擬，包括：
23、在fluent中設(shè)置木材熱解模擬的邊界條件和初始條件，如溫度場、氣流速度、邊界熱交換等；
24、將木材區(qū)域設(shè)置為多孔介質(zhì)，并加載編寫好的udf代碼；
25、通過fluent的求解器進行數(shù)值模擬，計算木材在特定熱解環(huán)境下的熱重變化、吸放熱量、溫度分布、氣體流動及產(chǎn)物生成等參數(shù)；
26、在模擬過程中，基于求解的穩(wěn)定性和收斂性，適時調(diào)整求解策略和參數(shù)設(shè)置。
27、進一步地，提取木材熱重變化模擬數(shù)據(jù)，包括：
28、模擬完成后，從fluent的結(jié)果文件中提取木材熱重變化的模擬數(shù)據(jù)；
29、這些數(shù)據(jù)包括不同時間點下木材的質(zhì)量、溫度以及氣體產(chǎn)物的濃度分布等；
30、通過數(shù)據(jù)處理和分析，繪制出木材熱重變化的模擬曲線，并與理論預(yù)測進行對比，評估模擬結(jié)果的準確性和可靠性。
31、進一步地，進行相同環(huán)境下的木材熱解實驗，包括：
32、在相同的實驗條件下，使用與模擬中相同的木材樣本進行熱解實驗；
33、實驗中需嚴格控制溫度、氣流速度等參數(shù)，確保實驗條件與模擬環(huán)境一致；
34、使用電子天平或其他適當?shù)膶嶒炘O(shè)備記錄木材本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，所述基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，進行木材熱重、TG-DSC分析，提煉熱解數(shù)據(jù)特征，包括：
3.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，求解熱解速率、吸放熱計算公式，包括：
4.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，植入Fluent-UDF中形成熱解過程復(fù)現(xiàn)代碼，包括；
5.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，基于木材熱解環(huán)境進行Fluent模擬，包括：
6.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，提取木材熱重變化模擬數(shù)據(jù)，包括：
7.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，進行相同環(huán)境下的木材熱解實驗，獲取木材熱重變化數(shù)據(jù)，包括：
8.如權(quán)利要求1所述的基于Flu
9.如權(quán)利要求1所述的基于Fluent-UDF的木材熱解模擬方法，其特征在于，修正木材熱解模擬過程，提高模擬精度，實現(xiàn)基于Fluent-UDF的較高精度的木材熱解過程模擬復(fù)現(xiàn)，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，其特征在于，所述基于fluent-udf的木材熱解模擬方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，其特征在于，進行木材熱重、tg-dsc分析，提煉熱解數(shù)據(jù)特征，包括：
3.如權(quán)利要求1所述的基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，其特征在于，求解熱解速率、吸放熱計算公式，包括：
4.如權(quán)利要求1所述的基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，其特征在于，植入fluent-udf中形成熱解過程復(fù)現(xiàn)代碼，包括；
5.如權(quán)利要求1所述的基于fluent-udf的木材熱解模擬方法，其特征在于，基于木...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳凡寶，霍俊濤，孔得朋，平平，張越，任憲通，楊燦，
申請(專利權(quán))人：中國石油大學(xué)華東，
類型：發(fā)明
國別省市：
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