Laskennallinen virtausdynamiikka (CFD) on tehokas ja edullinen työväline teollisuuden eri virtausprosessien kulun hahmottamiseksi. Se on voimakattiloiden tulipesien ja prosessiteollisuuden laitteiden suunnittelun apuväline. CFD:n avulla saadaan tietoja prosessin paikallisista olosuhteista ja voidaan nopeuttaa prosessilaitteiden kehitystyötä. Mallinnuksen avulla löydetään ratkaisuja prosessien toiminnan tehostamiseksi ja päästöjen vähentämiseksi.
CFD:tä hyödynnettiin Fortum Power Solutionin suunnitellessa:
- Uutta kerrosleijukattiloiden ilmajakoperiaatetta, jolla taataan alhaiset päästöt ja kattilan hyvä käytettävyys
- Uutta low-NOx-laihakaasupoltinta ja sen toiminnan optimoinnissa
Monifaasivirtauksen CFD-mallinnusta hyödynnettiin analysoitaessa ja hahmotettaessa virtausten dynamiikkaa Outotec (Finland) Oy:n vaahdotuslaitteistossa.
Pitkä kokemus monimutkaisten virtausprosessien mallintamisesta
Meillä on yli 30 vuoden kokemus CFD-mallinnuksen soveltamisesta ja kehittämisestä polton ja teollisuuden monifaasivirtausprosesseille. Olemme kehittäneet ja yhdistäneet CFD:hen eri mallinnusmenetelmiä, joita ovat esim. rakenne-virtausvuorovaikutus, monilohkomallinnus, hila-automaatti, suurten reaktiomekanismien ratkaiseminen sekä ainutlaatuinen ja nopea menetelmä leijupetien aikakeskiarvoistetulle hydrodynamiikalle.
Keskeisimpiä CFD-sovelluskohteitamme ovat:
- Voimakattiloiden tulipesien muutokset IED-päästörajojen alittamiseksi ja turvallisen ja korkean käytettävyyden mahdollistamiseksi muuttuvissa ajotilanteissa (kuorma, polttoaineseos).
- Nopean pyrolyysin reaktorit bioöljyn tuottamiseksi
- Vaahdotuslaitteet
- Ydinvoimaloiden termohydrauliikan turvallisuustarkastelut.
Menetelmiä asiakkaiden tehtävien ratkaisemiseksi
Käytämme CFD-ohjelmia nimeltä ANSYS Fluent ja OpenFOAM. Toimimme kiinteässä yhteistyössä usean yrityksen ja yliopiston kanssa, erityisesti voimakattilateollisuuden ja voimayhtiöiden sekä prosessiteollisuuden kanssa. Yleensä asiakas hyötyy parhaiten, kun yhdistämme VTT:n sovellusprosessin tuntemuksen, kokeellisen työn VTT:n piloteilla ja mittaukset asiakkaan laitteilla sekä eri mallinnusmetelmien käytön.
Osaamistamme ja kokemustamme vaativien fysikaalis-kemiallisten prosessien mallintamisessa ja simuloinnissa hyödynnetään myös muihin virtausprosesseihin. VTT on laajentamassa CFD-mallinnuksen soveltamista mm. metallien juottoon ja hitsaukseen.
