多步反應的案例
FLUENT反應流與燃燒模擬高級培訓！！！
培訓大綱：
第一章 FLUENT燃燒模擬簡介
1.1 燃燒模擬的應用
1.2 軟件功能概述
1.3 計算網(wǎng)格
1.4 反應動力學、湍流與化學反應之間的相互作用
1.5 量綱分析
第二章 FLUENT燃燒模型之一
2.1 渦耗散模型
2.2 非預混模型
第三章 FLUENT燃燒模型之二
3.1 火焰面模型
3.2 預混燃燒模型
3.3 部分預混燃燒模型
第四章 FLUENT詳細化學反應和表面反應
4.1 層流有限率模型
4.2 ISAT理論
4.3 EDC模型
4.4 概率密度函數(shù)輸運模型
4.5 表面反應模型
4.6 動力學模型
4.7 相關算例介紹
第五章 FLUENT離散相（DPM）反應和噴霧模型
5.1 離散相模型
5.2 噴霧模型
5.3 二次霧化，焦炭反應和噴霧
第六章 FLUENT輻射模型
6.1 DTRM模型
6.2 P1模型
6.3 Rosseland模型
6.4 DO模型
6.5 S2S模型
6.6 日光輻射模型
第七章 FLUENT污染物模型
7.1 NOx模擬
7.2 SOx模擬
7.2 Soot模擬
第八章 FLUENT燃燒模擬技巧
第九章 FLUENT燃燒模擬算例
9.1 煤粉旋流燃燒
9.2 GE LM-1600燃氣渦輪燃燒室
9.3 使用EDC模型考慮詳細化學反應機理模擬氣體燃燒
9.4 使用概率密度函數(shù)輸運模型考慮詳細化學反應機理模擬氣體燃燒
9.5 使用zimont完全預混模型模擬燃燒
9.6 液滴燃燒的模擬
9.7 穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)火焰面模型模擬燃燒與化學反應流
9.8 利用有限反應速率模型自定義反應過程參數(shù)模擬燃燒與化學反應流
9.9 焦炭多步反應過程模擬
9.10 SNCR模型模擬脫硝
9.11 表面多步反應模擬（表面催化反應模擬）
9.12 富氧燃燒爐反應模擬
9.13 氣化爐反應模擬
答疑
展開 Abaqus聯(lián)用USDFLD+HETVAL子程序分析慢速烤燃 ￥99
初始正文
含能材料在慢速烤燃試驗中因內熱源的存在，即受熱分解，最終引導燃燒、爆炸等劇烈反應。采用HETVAL子程序的一步分解慢速烤燃模型請參考：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1300451
然而有時反應并不是一步完成的，需要多步反應模型，此時HETVAL并不夠用。為此，調用強大的USDFLD子程序跟HETVAL聯(lián)用解決問題。當然，USDFLD非常強大，本例僅演示其與HETVAL的聯(lián)用并分析慢速烤燃過程。
本例提供HETVAL、USDFLD子程序、cae及inp源文件，咨詢請聯(lián)系我 QQ：180280578。
附件包括詳細建模過程、材料參數(shù)、注意事項及子程序。
展開 華南理工大學唐本忠院士團隊秦安軍教授等發(fā)展了二氧化碳和芳基內炔單體的多組分串聯(lián)聚合反應并原位制得熒光聚合物
近年來一些課題組發(fā)展了“step-by-step”策略以制備新型CO2基聚合物，即從CO2原料出發(fā)，通過多步反應制得最終的聚合物。相較于“step-by-step”策略繁瑣的合成步驟，“One-pot”策略避免了反應中間體的分離與提純，大大節(jié)省了時間和精力，受到越來越多研究人員的青睞。因此，發(fā)展簡單、高效的“one-pot”策略制備新型CO2基功能聚合物具有重要意義。
華南理工大學唐本忠院士團隊秦安軍教授等長期致力于三鍵單體參與的新型聚合反應研究，近年來在基于炔類單體和CO2的新型聚合反應方面取得了系列進展（Macromolecules 2018, 51, 42?48; Macromolecules 2019, 52, 5546?5554; Acta Chim. Sinica 2020, 78, 9?22; Adv. Sci. 2020, 2000465; Chinese J. Polym. Sci. 2021, 39, 51–59; CCS Chem. 2021, , 3, 499–511）。近期，作者成功發(fā)展了一種簡單高效的常壓CO2、芳基內炔和鹵代烷烴單體的多組分串聯(lián)聚合反應并原位制得了具有“聚集增強發(fā)光（AEE）”特性的不飽和聚酯。如圖1所示，作者通過系統(tǒng)的條件優(yōu)化，建立了廉價的Cu(I)催化的常壓CO2、芳基內炔和鹵代烷烴單體的多組分串聯(lián)聚合反應，最高可以95%的產(chǎn)率得到分子量達15400的不飽和聚酯。
圖1.
展開 【9月4日-9月7日 北京】Fluent燃燒及化學反應流計算理論與工程應用專題
一、給方法解決以下關鍵問題：
1、仿真分析結果主要在于經(jīng)驗積累，12年以上工程應用專家?guī)愦鹨山饣?2、有效掌握Fluent燃燒及化學反應流計算理論與工程方法+實操模型訓練
3、所有實例緊緊圍繞Fluent燃燒及化學反應流計算理論與工程為核心目標，進行實操模擬訓練
二、18個實例模型貼近工程實戰(zhàn)操作：
實例01：煙道氣擴散過程計算
實例02：氣體燃燒室燃燒計算
實例03：使用zimont完全預混模型模擬燃燒
實例04：煤粉燃燒模擬
實例05：同軸燃燒室部分燃燒模擬
實例06：PDF燃燒模擬
實例07：化學氣相沉積（CVD）過程仿真計算
實例08：甲烷催化燃燒模擬計算
實例09：SNCR脫硝過程模擬計算
實例10：內燃機液滴燃燒模擬
實例11：焦炭多步反應過程模擬
實例12：煤粉顆粒燃燒
實例13：霧化噴嘴噴霧過程模擬
實例14：真空輻射模擬
實例15：玻璃房采暖過程模擬
實例16：燃燒模型+輻射模型聯(lián)合模擬
實例17：用Moss-Brookes方法模擬煙灰生成模擬
實例18：氣體燃燒爐內污染物形成模擬計算
三、本質問題與差異化：
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
2、關注計算結果：把仿真分析結果運用到產(chǎn)品中是核心理念
3、師資與專屬權：7000+多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成版權課程體系
4、問題響應參與：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果保障措施：所有學員提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
四、增值服務：
持本人學生證或教師證享有9折優(yōu)惠；
一個單位同時報名2人享有9折優(yōu)惠；
一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠
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干貨！了解藥物合成工藝路線的設計和選擇PPT
從技術的角度分析，優(yōu)化合成工藝路線的主要特點可概括如下：匯聚式合成策略、反應步驟最少化、原料來源穩(wěn)定、化學技術可行、生產(chǎn)設備可靠、后處理過程簡單化、環(huán)境影響最小化。以上特征，是評價化學制藥工藝路線的主要技術指標。
在此需要特別指出的是：最終路線的確定受到經(jīng)濟因素的顯著制約。在考察上述技術指標的基礎上，必須對工藝路線的綜合成本做出比較準確的估算，挑選出高產(chǎn)出、低消耗的路線作為應用于工業(yè)生產(chǎn)的實用工藝路線。
與直線式合成法相比，匯聚式合成法具有一定的優(yōu)勢：
（1）中間體總量減少，需要的起始原料和試劑少，成本降低；
（2）所需要的反應容器較小，增加了設備使用的靈活性；
（3）降低了中間體的合成成本，在生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)差錯，損失相對較小。
2．反應步驟最少化
在其它因素相差不大的前提下，反應步驟較少的合成路線往往呈現(xiàn)總收率較高、周期較短、成本較低等優(yōu)點，合成路線的簡捷性是評價工藝路線的最為簡單、最為直觀的指標。
以盡量少的步驟完成目標物制備是合成路線設計的重要追求，簡捷、高效的合成路線通常是精心設計的結果。
在一步反應中實現(xiàn)兩種（甚至多種）化學轉化是減少反應步驟的常見思路之一。
可以精心設計一些反應的順序，使第一步生成的中間體引發(fā)后續(xù)的轉化，產(chǎn)生串聯(lián)反應（tandem reaction）或多米諾反應（domino reaction），大幅度地減少反應步驟，縮短合成路線。
串聯(lián)反應是指將兩個或多個屬于不同類型的反應串聯(lián)進行，在一瓶內完成。
多米諾反應是指串連反應中一個反應的發(fā)生可啟動另一個反應，使多步反應連續(xù)進行。
3. 原料來源穩(wěn)定
在評價合成路線時，應了解每一條合成路線所用的各種原輔材料的來源、規(guī)格和供應情況，同時要考慮到原輔材料的貯存和運輸?shù)葐栴}。
展開 藥物合成工藝路線的設計和選擇PPT
從技術的角度分析，優(yōu)化合成工藝路線的主要特點可概括如下：匯聚式合成策略、反應步驟最少化、原料來源穩(wěn)定、化學技術可行、生產(chǎn)設備可靠、后處理過程簡單化、環(huán)境影響最小化。以上特征，是評價化學制藥工藝路線的主要技術指標。
在此需要特別指出的是：最終路線的確定受到經(jīng)濟因素的顯著制約。在考察上述技術指標的基礎上，必須對工藝路線的綜合成本做出比較準確的估算，挑選出高產(chǎn)出、低消耗的路線作為應用于工業(yè)生產(chǎn)的實用工藝路線。
與直線式合成法相比，匯聚式合成法具有一定的優(yōu)勢：
（1）中間體總量減少，需要的起始原料和試劑少，成本降低；
（2）所需要的反應容器較小，增加了設備使用的靈活性；
（3）降低了中間體的合成成本，在生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)差錯，損失相對較小。
2．反應步驟最少化
在其它因素相差不大的前提下，反應步驟較少的合成路線往往呈現(xiàn)總收率較高、周期較短、成本較低等優(yōu)點，合成路線的簡捷性是評價工藝路線的最為簡單、最為直觀的指標。
以盡量少的步驟完成目標物制備是合成路線設計的重要追求，簡捷、高效的合成路線通常是精心設計的結果。
在一步反應中實現(xiàn)兩種（甚至多種）化學轉化是減少反應步驟的常見思路之一。
可以精心設計一些反應的順序，使第一步生成的中間體引發(fā)后續(xù)的轉化，產(chǎn)生串聯(lián)反應（tandem reaction）或多米諾反應（domino reaction），大幅度地減少反應步驟，縮短合成路線。
串聯(lián)反應是指將兩個或多個屬于不同類型的反應串聯(lián)進行，在一瓶內完成。
多米諾反應是指串連反應中一個反應的發(fā)生可啟動另一個反應，使多步反應連續(xù)進行。
3. 原料來源穩(wěn)定
在評價合成路線時，應了解每一條合成路線所用的各種原輔材料的來源、規(guī)格和供應情況，同時要考慮到原輔材料的貯存和運輸?shù)葐栴}。
展開 合成工藝路線設計和選擇
從技術的角度分析，優(yōu)化合成工藝路線的主要特點可概括如下：匯聚式合成策略、反應步驟最少化、原料來源穩(wěn)定、化學技術可行、生產(chǎn)設備可靠、后處理過程簡單化、環(huán)境影響最小化。以上特征，是評價化學制藥工藝路線的主要技術指標。
在此需要特別指出的是：最終路線的確定受到經(jīng)濟因素的顯著制約。在考察上述技術指標的基礎上，必須對工藝路線的綜合成本做出比較準確的估算，挑選出高產(chǎn)出、低消耗的路線作為應用于工業(yè)生產(chǎn)的實用工藝路線。
與直線式合成法相比，匯聚式合成法具有一定的優(yōu)勢：
（1）中間體總量減少，需要的起始原料和試劑少，成本降低；
（2）所需要的反應容器較小，增加了設備使用的靈活性；
（3）降低了中間體的合成成本，在生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)差錯，損失相對較小。
2．反應步驟最少化
在其它因素相差不大的前提下，反應步驟較少的合成路線往往呈現(xiàn)總收率較高、周期較短、成本較低等優(yōu)點，合成路線的簡捷性是評價工藝路線的最為簡單、最為直觀的指標。
以盡量少的步驟完成目標物制備是合成路線設計的重要追求，簡捷、高效的合成路線通常是精心設計的結果。
在一步反應中實現(xiàn)兩種（甚至多種）化學轉化是減少反應步驟的常見思路之一。
可以精心設計一些反應的順序，使第一步生成的中間體引發(fā)后續(xù)的轉化，產(chǎn)生串聯(lián)反應（tandem reaction）或多米諾反應（domino reaction），大幅度地減少反應步驟，縮短合成路線。
串聯(lián)反應是指將兩個或多個屬于不同類型的反應串聯(lián)進行，在一瓶內完成。
多米諾反應是指串連反應中一個反應的發(fā)生可啟動另一個反應，使多步反應連續(xù)進行。
3. 原料來源穩(wěn)定
在評價合成路線時，應了解每一條合成路線所用的各種原輔材料的來源、規(guī)格和供應情況，同時要考慮到原輔材料的貯存和運輸?shù)葐栴}。
展開 電子科大熊杰團隊Angew.精彩綜述：納米材料的電子結構調變與高效水裂解
但是，與精細電子結構相關的基本反應機理仍然難以澄清。為了建立結構-電子行為-活性關系，本文綜述了調整無機納米材料電子結構的策略以及其發(fā)展情況，強調表面修飾，應變，相變和異質結構，并且充分討論了對納米催化劑中電子行為的基本理解和當前面臨的挑戰(zhàn)。
【綜述導覽圖】
【前言】
水分解過程包含兩個關鍵的電化學反應：陰極析氫反應（HER）和陽極氧氣釋放反應（OER）。從電子轉移的角度來看，HER是一個雙電子過程，而OER是一個更復雜的四電子過程。兩種方法都涉及反應中間體的吸附和氣體的離解。例如， HER從水分子的吸附開始，隨后用一個電子破壞H-O鍵（Volmer反應）。隨后，吸附的H物質繼續(xù)彼此反應或吸附的水分子形成H-H鍵，然后通過Heyrovsky反應或Tafel反應解吸氫分子。至于OER，為多步反應，包括水分子的解離，中間體的形成，O2的最終解吸和電子/質子的釋放，涉及H-O鍵斷裂四次并形成O-O鍵一次。過渡金屬原子通常充當催化位點，而且例如，來自金屬d波段的軌道可以在第一步中與來自H原子中的O原子的σ-軌道耦合。然后，在隨后的步驟中，所產(chǎn)生的處于吸附狀態(tài)的中間體可以從* OH逐步轉化為*O，*OOH和O2。OER的逆過程是氧還原反應（ORR），它是從O2到H2O的還原過程。
然而，電催化效率通常受到電極反應的緩慢動力學的抑制，這導致大的過電勢和大量的電能消耗。盡管一些貴金屬電催化劑表現(xiàn)出最高的催化性能，但高成本和稀缺性阻礙了它們的商業(yè)化。在過去的幾十年中，實現(xiàn)高性價比電催化劑的進展在兩個方面得到了很好的發(fā)展：一個是低貴金屬負載，另一個是非貴金屬催化劑的開發(fā)。
展開 有機合成雖無捷徑但可少走彎路！
合成路線的選擇與設計應該以得到目標化合物的目的為原則，即如果得到的目標化合物是以工業(yè)生產(chǎn)為目的，則選擇的合成路線應該以最低的合成成本為依據(jù)，一般情況下，簡短的合成路線應該反應總收率較高，因而合成成本最低，而長的合成路線總收率較低，合成成本較高，但是，在有些情況下，較長的合成路線由于每步反應都有較高的收率，且所用的試劑較便宜，因而合成成本反而較低，而較短的合成路線由于每步反應收率較低，所用試劑價格較高，合成成本反而較高。所以，如果以工業(yè)生產(chǎn)為目的，則合成路線的選擇與設計應該以計算出的和實際結果得到的合成成本最低為原則。
如果得到的目標化合物是以發(fā)表論文為目的，則合成路線的選擇與設計則有不同的原則。設計的路線應盡量具有創(chuàng)造性，具有新的思想，所用的試劑應該是新穎的，反應條件是創(chuàng)新的，這時考慮的主要問題不是合成成本的問題而合成中的創(chuàng)造性問題。
如果合成的是系列化合物，則設計合成路線時，應該共同的步驟越長越好，每個化合物只是在最后的合成步驟中不同，則這樣的合成路線是較合理的和高效率的，可以在很短的時間內得到大量目標化合物。
每個目標化合物的合成路線一般有多步反應，為了避免雜質放大的問題，最好的解決辦法是將合成路線一分為二，轉化為兩個中間體，最后將兩個中間體通過一步反應組裝起來得到目標化合物。盡量避免連續(xù)反應只在最后一步得到產(chǎn)物。
04
有機反應的實質
有機合成的任務是運用已知的或可能的化學反應來形成C-C鍵或C-雜鍵，從而將兩個或多個分子或離子連接起來。
有機化學反應類型可分為三種：極性反應，協(xié)同反應，自由基反應，其中協(xié)同反應與自由基反應又稱為非極性反應。非極性反應可以采用‘一鍋法’進行，而極性反應則需分步進行。
展開 ANSYS-FLUENT核心技術與工程實例 ——培訓
、EDC及組分輸運PDF模型
（5）表面反應模擬及多孔介質反應模擬
（6）FLUENT離散相DPM反應和噴霧模型
6.1模擬噴霧蒸發(fā)過程
（7）FLUENT輻射模型
7.1使用太陽光輻射加載模型模擬室內通風過程
（8）FLUENT污染物模型，NOx、SOx、soot及SNCR、SCR脫硝模擬
8.1使用噴尿素法并利用選擇性非催化還原法（SNCR）經(jīng)行NOx模擬
（9）FLUENT燃燒模擬技巧
（10）FLUENT燃燒模擬算例，氣體、液體及固體燃燒算例
10.1利用EDC燃燒模型模擬擴散火焰
10.2擴散射流火焰的PDF輸運方程模型模擬
10.3液體燃料燃燒
10.4使用EBU模型模擬煤粉燃燒
10.5多步焦炭反應模擬
Day 3
FLUENT
各 領 域 實 例 操 作 講 解
（1）FLUENT流固耦合模擬算例
1.1求解流固耦合換熱問題
（2）氣體、液體及煤粉燃料燃燒模擬算例
2.1利用EDC燃燒模型模擬擴散火焰
2.2擴散射流火焰的PDF輸運方程模型模擬
2.3液體燃料燃燒
2.4使用EBU模型模擬煤粉燃燒
（3）對固體燃料電池進行流體動力學模擬
（4）UDF算例
4.1壁面溫度正弦狀變化的UDF設置及模擬
4.2隨溫度而變化之粘性的UDF設置及模擬
（5）離散相、顆粒運動DPM模擬算例
5.1模擬噴霧蒸發(fā)過程
5.2使用EBU模型模擬煤粉燃燒
（6）多相流各類模型算例
6.1模擬二維流化床的均勻流化作用
（7）燃燒爐及燃氣輪機燃燒室模擬算例
7.1、使用EBU模型模擬煤粉燃燒
（8）建筑、暖通、給排水CFD模擬算例
8.1、空調房間室內氣流組織模擬（K-epsilon）
展開 天然氣鍋爐燃燒數(shù)學模型的建立及驗證試驗設計
圖2 燃燒器結構示意圖 圖3 二次風旋轉方向示意圖
2 數(shù)學模型的建立
電站鍋爐的天然氣燃燒包含流動，傳熱傳質和眾多的化學反應過程以及它們之間的相互作用，是一種劇烈的化學反應過程。實際燃燒過程中伴隨的流動幾乎全部是湍流過程，實際燃燒的化學反應多數(shù)為多步多組分反應。要對天然氣鍋爐的爐膛內燃燒進行數(shù)值計算，就必須對爐膛內的燃燒，流動和傳熱情況進行分析，作出正確描述，然后確定能夠正確反映工程問題本質的數(shù)學模型，即封閉方程組，主要包括質量守恒、動量守恒、能量守恒以及對應的湍流方程組等。
（1）基本守恒方程
質量守恒方程,動量守恒方程，能量守恒方程，化學組分守恒方程。
（2）湍流流動模型的選取
本文所研究的天然氣鍋爐爐內的流動，雷諾數(shù)遠大于臨界雷諾數(shù)，因此為湍流狀態(tài)。目前針對湍流的數(shù)值模擬方法主要分為直接數(shù)值模擬方法和非直接數(shù)值模擬方法。所謂直接數(shù)值模擬方法是指求解瞬時湍流控制方程。而非直接數(shù)值模擬方法就是不直接計算湍流的脈動特性，而是設法對湍流作某種程度的近似和簡化處理。以來所用的近似和簡化方法的不同，非直接數(shù)值模擬方法分為大渦模擬，統(tǒng)計平均法和Reynolds平均法。
直接數(shù)值模擬方法(direct numerical simulation，DNS)就是直接用瞬時的N-S方程對湍流進行計算。其最大的好處就是無需對湍流流動做任何簡化或者近似，理論上可以得到相對準確的計算結果。但直接模擬方法對內存空間及計算速度要求非常高，目前還無法用于真正意義上的工程計算。大渦模擬(large eddy simulation，LES)是指用瞬時的N-S方程直接模擬湍流中的大尺度渦，不直接模擬小尺度渦，而小渦對大渦的影響通過近似的模型來考慮。
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