如何用新方法設(shè)計(jì)新一代Eclipse Linnox 燃燒器。這種燃燒器的目的是要大幅度減少風(fēng)機(jī)將空氣注入天然氣燃燒器時(shí)所消耗的能量，同時(shí)保證能效以及排放指數(shù)與現(xiàn)有設(shè)計(jì)相同。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，工程師們需要簡化設(shè)計(jì)，消除在之前設(shè)計(jì)版本中達(dá)到高水準(zhǔn)混合程度的功能，但是仍然保證在所有管道內(nèi)燃燒氣體與空氣的比率為7.5 % ± 0.5 %。 Eclipse 設(shè)計(jì)師們在Inventor 內(nèi)畫好燃燒器的原始模型，然后在集成在CAD 軟件中的FloEFD 軟件中分析他們的模型。

　　原始模型的模擬結(jié)果顯示了空氣和燃料在所有管道內(nèi)的混合濃度，突出需要改進(jìn)混合濃度的區(qū)域。

圖 1 ：仿真已有產(chǎn)品顯示：基于中等壓力空氣渦流和天然氣注入產(chǎn)生了良好質(zhì)量的混合濃度

　　設(shè)計(jì)工程師們對混合器做了一系列的修改。每次更改后，他們執(zhí)行一次仿真分析，確定設(shè)計(jì)更改的影響，特別注意在整個(gè)腔體內(nèi)不同物質(zhì)的分布和壓降。對每一次重大的變化，他們還進(jìn)行了一系列的參數(shù)研究，評估改變設(shè)計(jì)的主要參數(shù)所產(chǎn)生的影響。

　　觀察這些變化對兩種物質(zhì)分布的影響，他們了解了設(shè)計(jì)中的敏感參數(shù)，而根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)，這樣的信息可能永遠(yuǎn)也不可能獲取到。工程師鎖定一個(gè)設(shè)計(jì)并執(zhí)行進(jìn)一步優(yōu)化。模擬結(jié)果顯示，最終的設(shè)計(jì)方案壓降只有300 帕斯卡，與現(xiàn)有的燃燒器壓降相比減少了900 % ( 減小 10 倍)。到了這一階段，Eclipse 才制造了第一個(gè)新設(shè)計(jì)樣品。樣品的性能和仿真所預(yù)測到的很接近，然而他們卻極大地縮減了創(chuàng)造一個(gè)升級產(chǎn)品所需要的設(shè)計(jì)時(shí)間和成本(目前新產(chǎn)品還沒有上市)。

　　總之，在涉及到氣體混合的應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段開始使用CFD 仿真能節(jié)省時(shí)間和金錢。最優(yōu)方法順應(yīng)了特殊行業(yè)的要求，幫助設(shè)計(jì)工程師避免分析錯(cuò)誤。遵照具體的流程，任何工程師都可通過稍微修改設(shè)計(jì)或無額外成本產(chǎn)生的情況下優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　補(bǔ)充：不進(jìn)行分析的成本

　　不理想的燃?xì)夂涂諝饣旌蠒?huì)對Linnox 燃燒器性能產(chǎn)生顯著影響。從燃燒器排放的有害物質(zhì)以及不均衡的熱量分布均會(huì)對應(yīng)用產(chǎn)生負(fù)面影響，比如在紙張干燥，石膏板干燥，食品加工，空氣凈化等應(yīng)用中。關(guān)于工程仿真對公司盈利的影響方面，已經(jīng)有相當(dāng)多的研究。Aberdeen Group 發(fā)布了數(shù)個(gè)該主題的報(bào)告。

　　最近的報(bào)告發(fā)現(xiàn)“一流”公司趨向于測試虛擬樣機(jī)(見表1 ) ，而不是測試物理樣機(jī)。與此相反，那些歸類到“落后企業(yè)”類的公司很少在虛擬樣機(jī)上花費(fèi)時(shí)間，而是執(zhí)行更多輪的物理實(shí)驗(yàn)：

圖 2 ：仿真新的設(shè)計(jì)顯示：基于低壓力空氣渦流和天然氣注入產(chǎn)生了更高質(zhì)量的混合濃度