电厂数值模拟

数值模拟在电厂中的应用综述

计算机技术的持续稳定发展已经改变了工程设计和分析的执行方式。这些进步使工程师能够管理更大规模的问题和更复杂的系统，或者更详细地研究特定过程。利用先进的计算机技术进行工程分析，数值模拟已成为工程中的一个重要领域。

一般来说，数值方法这个术语描述了用数值方法而不是解析方法来求解物理过程的数学描述。

这可能有很多原因，包括：

1. 解决描述系统的方程的解析方法可能不存在
2. 虽然分析方法是可用的，但可能需要多次重复计算，并且可以使用数值方法来加速整个过程。

一个设备的小尺寸复制品被认为是一个物理模型，因为它描述了一个小尺寸的设备。这个模型可以根据需要和环境包含不同层次的细节。物理系统的数学描述（称为数学模型）也可以包含不同层次的细节。与物理模型类似，细节的数量通常由所需的准确性和可用的资源来决定。这就需要在准确性、复杂性和效率之间取得平衡。

有两种基本的数学建模方法。

1. 模拟系统的行为——网络流模型和热交换器传热相关性是系统模型的例子。
2. 建立系统的基本物理模型以确定其行为——计算流体动力学（CFD）和化学反应模型属于这一类。

数值模拟这个术语通常是指在高性能计算机上使用数值方法来解决基于系统基本物理的复杂数学模型系统。在这方面，它描述了前面确定的第二种方法。

数值模拟的好处

使用复杂的工具（如工程分析的数值模型）有许多好处。这些工具通常可以提供只能通过昂贵的实验获得的信息，或者可能无法通过任何其他方式获得。数值模拟常用于快速、低成本地获取所需信息。

虽然了解使用数值建模的优点很重要，但同样重要的是要了解它只是获得所需信息的一种手段。长期以来，工程学的设计和分析都依赖于理论和实验。数值模拟增加了第三种方法。每种方法都提供了不同的见解和不同的好处。

• 增加理解-使用数值模拟的主要目的是增加对物理过程的理解。因此，它经常与其他可用工具一起使用或结合使用。
• 探索不熟悉的条件-一个新部件的CFD模型可以提供缺失的信息，或者可以执行整个系统的CFD模型。该模型允许对新设备和系统进行探索和分析。
• 设计验证/交互检查——传统的分析和设计方法通常侧重于单个系统组件。数值模拟提供了一种评估相互作用和验证系统设计的工具。
• 故障排除-工程分析通常调查现有系统的行为。当行为与期望不一致时尤其如此。数值模拟在确定问题的性质和提出解决方案方面起着至关重要的作用。
• 灵活性-数值模拟是一种灵活的分析方法。它可以用来观察各种各样的几何形状或操作条件，具有不同的细节水平。

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