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! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第 八 篇!#数 值 预 测 技 术 在 水泥 生 产 中 的 应 用第 一 章!#技 术 发 展 概 况第 一 节 前 言$% 世 纪 &% 年 代 以 来 ， 科 技 发 展 进 入 高 科 技 时 代 。 科 学 技 术 迅 猛 发 展 ， 涌 现 了 电 子 信息 、 生 物 、 空 间 、 海 洋 、 新 材 料 、 新 能 源 等 六 大 高 科 技 群 ， 成 为 现 代 经 济 发 展 最 主 要 的 驱 动力 。 如 发 达 国 家 #( 的 增 长 中 ， 科 技 进 步 的 贡 献 率 ， $% 世 纪 初 ： )* + $%*； )% + ,% 年代 ： )%*； &% 年 代 ： ,%* + &%*。进 入 -% 年 代 ， 知 识 经 济 时 代 已 初 见 端 倪 。 知 识 经 济 以 知 识 和 信 息 为 基 础 ， 经 济 增 长更 依 赖 于 知 识 和 信 息 的 创 新 和 应 用 ， 更 依 赖 于 计 算 机 软 件 、 网 络 技 术 及 计 算 机 辅 助 设 计等 。 利 用 高 新 技 术 改 造 传 统 产 业 ， 促 进 传 统 产 业 的 发 展 是 必 然 的 趋 势 。辨 证 地 看 待 高 新 技 术 与 传 统 企 业 ， 高 中 有 低 ， 低 中 有 高 ， 相 互 深 透 。 高 新 技 术 向 传 统产 业 的 渗 透 是 指 当 某 项 高 新 技 术 出 现 后 ， 其 相 应 技 术 创 新 群 向 传 统 产 业 扩 散 ， 并 通 过 与原 有 生 产 技 术 条 件 相 结 合 而 使 传 统 产 业 技 术 水 平 得 到 提 高 产 生 效 益 的 过 程 。 这 个 过 程是 一 个 动 态 过 程 ， 它 需 要 经 过 三 个 环 节 ： 高 新 技 术 供 给 、 高 新 技 术 转 移 以 及 高 新 技 术 消 化吸 收 ， 见 图 & . / . /。图 &. /. / 高 新 技 术 与 传 统 产 业 的 结 合 过 程 示 意 图/$)/第 一 章 !# 技 术 发 展 概 况高 新 技 术 向 传 统 产 业 的 渗 透 有 两 个 途 径 ， 一 是 通 过 高 新 软 技 术 知 识 渗 透 ， 它 通 过 学习 与 引 进 将 高 新 技 术 与 传 统 产 业 中 的 技 术 及 管 理 结 合 ； 二 是 通 过 物 化 技 术 渗 透 ， 即 通 过购 买 高 新 技 术 装 备 与 材 料 ， 从 而 使 企 业 技 术 水 平 提 高 。 高 新 技 术 的 面 非 常 广 ， 本 次 不 可能 涉 及 太 多 ， 仅 就 !# 技 术 的 发 展 、 应 用 作 些 简 介 。第 二 节 !# 技 术 的 发 展 概 况!# 是 !$%&()(*$+), -,*. ./+)%*01 的 缩 写 ， 是 流 体 力 学 理 论 研 究 的 一 个 分 支 （ 计 算流 体 动 力 学 2 数 值 预 测 ） 。 现 将 对 工 程 中 的 流 体 流 动 、 传 热 、 燃 烧 、 化 学 反 应 、 多 相 流 等 的数 值 预 测 及 工 程 应 用 一 般 简 称 为 !# 技 术 。 !# 技 术 的 发 展 总 的 来 说 是 随 着 计 算 机 技术 及 数 值 计 算 方 法 的 发 展 而 发 展 的 。3455 年 ， 英 国 科 学 家 67$% 应 用 手 摇 计 算 机 完 成 了 对 流 体 流 过 圆 柱 体 的 绕 流 问 题 的数 值 计 算 ， 但 是 ， 应 用 计 算 机 和 数 值 方 法 求 解 流 动 、 传 热 问 题 形 成 研 究 热 主 要 是 始 于 89年 代 ， 从 89 年 代 至 今 ， 其 发 展 过 程 可 以 分 为 三 个 阶 段 。一 、 初 始 阶 段 （ 348: ; 34?! 等 、 交 叉 网 格 ， 各 种 格 式 的 相 容 性 、 收 敛 性 、 稳 定 性 、 虚 假 扩 散 问 题 等 以 及 对 解 的 影 响规 律 都 有 了 较 深 刻 的 认 识 。 著 名 的 研 究 成 果 如 B)()+C)D 和 E&)*.*+48 种 与 软 件 中 提 供 的 算例 相 类 似 的 问 题 ， 严 重 制 约 了 用 户 的 二 次 开 发 能 力 ， 因 此 ， 软 件 的 推 广 并 没 有 达 到 预 期 的效 果 。我 国 在 & 年 代 初 期 ， 随 着 与 国 外 交 流 的 发 展 ， 科 学 院 、 部 分 高 校 开 始 兴 起 ()* 的 研究 热 潮 。三 、 快 速 发 展 期 （ !&$ 年 % ）虽 然 ()* 在 工 程 设 计 的 应 用 以 及 应 用 效 果 的 研 究 取 得 了 丰 硕 的 成 果 ， 在 学 术 界 得 到了 充 分 的 认 可 。 同 时 +,01领 导 的 (9:5 公 司 在 发 达 国 家 的 工 业 界 进 行 了 大 量 的 推广 工 作 ， ;-?A 也 在 美 国 工 程 师 协 会 的 协 助 下 ， 举 行 了 大 范 围 的 培 训 ， 皆 在 推 广 应 用(;*。 然 而 ， 工 业 界 并 没 有 表 现 出 太 多 的 热 情 。 在 !&$ 年 的 第 四 界 国 际 计 算 流 体 力 学 会议 上 ， +,01作 了 ()* 在 工 程 设 计 中 的 应 用 前 景 的 专 题 报 告 ， 在 该 报 告 中 ， 他 将 工 程 中常 见 的 流 动 、 传 热 、 化 学 反 应 等 过 程 分 为 十 大 类 问 题 ， 并 指 出 ()* 都 有 能 力 加 以 解 决 ， 他分 析 了 工 业 界 之 所 以 不 感 兴 趣 ， 是 因 为 软 件 的 通 用 性 能 不 好 ， 使 用 太 困 难 。 如 何 在 ()*的 基 础 研 究 与 工 程 开 发 设 计 研 究 之 间 建 立 一 个 桥 梁 ？ 如 何 将 研 究 结 果 比 较 容 易 地 为 高级 工 程 设 计 技 术 人 员 所 掌 握 ， 并 最 大 限 度 地 应 用 于 工 程 咨 询 、 工 程 开 发 与 设 计 研 究 ？ 这正 是 本 时 期 应 用 基 础 研 究 所 追 求 的 目 标 。 此 后 ， 随 着 计 算 机 图 形 学 、 计 算 机 微 机 技 术 的第 一 章 ()* 技 术 发 展 概 况快 速 进 步 ， !# 的 前 后 处 理 软 件 得 到 了 迅 速 发 展 ， 如 $%&()%， $%&( *+,， -!)./ !# 等 等 。 同 时 ， 一 些 经 济 实 力 雄 厚 的 实 体 也 见 到 了 !# 应 用 软 件 的 巨 大 商 机 ， 纷 纷介 入 。 如 美 国 的 ,01)1*、 &1232 及 英 国 的 &)& 公 司 等 。 我 校 引 进 的 !# 软 件 是&)& 公 司 的 !45 系 列 ， !45 系 列 是 由 英 国 原 子 能 工 程 联 合 会 计 算 流 体 力 学 研 究 所（ &)&/ !#2） 研 制 开 发 的 ， 从 上 世 纪 67 年 代 初 ， &)& 的 一 些 研 究 人 员 就 开 始 从 事 计 算流 体 力 学 程 序 的 开 发 工 作 ， 并 逐 渐 形 成 了 一 套 计 算 流 体 力 学 软 件 包 ， 但 是 ， 由 于 英 国 政 府的 限 制 ， 该 软 件 作 为 高 技 术 ， 一 直 限 于 在 &)& 内 部 使 用 。 87 年 代 末 ， 国 际 形 式 变 动 后 ，9:9 年 才 正 式 向 外 界 推 广 。 而 适 用 于 微 机 使 用 的 版 本 :7 年 代 中 期 才 推 出 ， 9:8 年 进 入中 国 市 场 。5;2,?1 487.: 研 究 建 筑 群 内 通 风 状 况 的 研 究 、 瑞 典 ),51; C,=9 研 究 造 纸 的 表 面 喷 涂 改 进 喷 口的 设 计 等 。 我 国 的 石 化 总 公 司 在 $ 年 年 初 就 明 确 要 求 下 属 的 研 究 设 计 院 应 用 该 项 技术 ， 冶 金 、 动 力 等 行 业 在 !& 年 就 有 单 位 开 始 应 用 等 。 所 有 这 些 ， 都 说 明 了 ()* 技 术 的生 命 力 。 ()* 技 术 正 如 (E* 技 术 一 样 ， 它 仅 是 为 工 程 设 计 提 供 了 一 种 环 境 ， 一 种 分 析 工具 ， 在 开 始 使 用 时 必 定 会 带 来 各 种 困 难 ， 但 是 ， 一 旦 正 确 运 用 后 ， 为 传 统 产 业 技 术 进 步 带来 的 成 果 将 是 巨 大 的 。自 上 世 纪 $ 年 代 ， 我 们 就 一 直 从 事 ()* 预 测 技 术 的 开 发 与 应 用 研 究 ， 实 践 使 我 们 认识 到 ： ()* 技 术 应 用 于 工 程 问 题 分 析 、 技 术 改 造 方 案 的 评 价 、 生 产 管 理 的 指 导 、 优 化 操 作等 是 完 全 可 行 的 ， 该 技 术 的 推 广 应 用 ， 必 将 为 我 国 的 水 泥 工 业 带 来 新 的 生 机 。如 何 应 用 ()* 技 术 解 决 本 企 业 在 生 产 中 出 现 的 实 际 问 题 ， 具 体 的 步 骤 如 下 ：（ !） 提 出 问 题 ， 或 提 出 不 能 解 释 的 现 象 ， 或 提 出 对 设 备 改 造 的 设 想 和 创 意 ， 或 试 图 更换 燃 煤 的 种 类 ， 或 试 图 提 高 产 量 等 ；（ ） 主 要 相 关 设 备 的 几 何 尺 寸 （ 如 分 解 炉 、 燃 烧 器 、 增 湿 塔 、 均 化 库 、 预 热 器 等 ） ；（ F） 现 场 所 有 可 以 控 制 的 、 可 以 检 测 的 或 实 验 室 内 能 测 试 的 参 数 （ 如 温 度 、 压 力 、 流量 、 煤 的 工 业 分 析 、 颗 粒 的 粒 度 分 布 等 ） ；（ G） 希 望 实 现 的 目 标 。针 对 上 述 的 具 体 课 题 ， 我 们 将 通 过 综 合 的 研 究 分 析 ， 提 供 完 备 的 技 术 研 究 报 告 ， 供 决策 使 用 ， 力 求 使 工 程 实 践 的 风 险 尽 可 能 降 低 ， 并 指 导 生 产 操 作 ， 节 约 运 行 成 本 ， 获 取 更 大的 利 润 。 表 F 列 出 了 ()* 科 技 成 果 简 介 。F#!第 八 篇 ()* 数 值 预 测 技 术 在 水 泥 生 产 中 的 应 用表 ! # $ 科 技 成 果 简 介南 京 工 业 大 学课 题 负 责 人叶 旭 初 电 话 %#&%&!(&! 邮 件 )*+,-.,/01,23*4,3 名 称 流 体 、 多 相 、 传 热 、 传 质 、 化 学 反 应 流 等 过 程 数 值 模 拟 （ 567 技 术 ）成 果 简 介567 是 $8 世 纪 &8 年 代 工 程 制 造 业 应 用 技 术 的 一 大 突 破 ， 是 制 造 业 实 现 数 字 （ 信 息 ） 化 设 计的 重 要 组 成 部 分 。 567 可 以 提 供 在 各 种 复 杂 几 何 条 件 下 发 生 的 流 体 运 动 空 间 内 的 速 度 、 温度 、 浓 度 、 化 学 反 应 程 度 等 参 数 的 分 布 规 律 ， 信 息 全 面 ， 综 合 分 析 流 动 阻 力 、 换 热 特 性 、 反 应 器的 设 计 合 理 性 等 必 要 的 工 程 设 计 参 数 ， 是 改 进 现 有 设 备 或 开 发 新 设 备 的 重 要 分 析 工 具技 术 指 标根 据 具 体 制 造 厂 家 的 要 求 ， 结 合 典 型 的 制 造 设 备 存 在 的 问 题 ， 分 析 产 生 问 题 的 原 因 ， 提 出 改进 指 标 ， 力 求 达 到 同 类 产 品 的 国 际 先 进 水 平工 艺 过 程应 用 范 围（ %） 燃 烧 煤 、 油 、 气 、 混 合 物 的 各 类 燃 烧 器 或 炉 、 换 热 器 、 悬 浮 、 喷 雾 干 燥 器 等 工 程 问 题 ；（ $） 各种 反 应 器 、 传 热 、 传 质 过 程 、 催 化 反 应 、 气 固 液 多 相 反 应 流 等 工 程 问 题 ；（ #） 气 固 、 气 液 、 液 固 混 合 流 、 污 染 物 在 空 气 、 水 流 中 的 扩 散 、 气 泡 流 等 工 程 问 题 ；（ 9） 各 类 流 体 流 动 设 备 、装 置 内 部 、 外 部 发 生 的 三 维 湍 流 流 动 、 稳 常 或 非 稳 常 流 动 、 不 可 压 或 可 压 流 动 、 浮 力 驱 动 流 、 非牛 顿 流 、 流 变 流 等 工 程 问 题服