高保真CFD雾化仿真：助力设备研发降本增效

 在现代工业发展进程中，雾化技术作为一项基础且关键的技术，在众多领域都有着不可或缺的应用。从能源动力到医疗健康，从农业生产到工业制造，雾化效果的优劣，直接决定了产品性能、生产效率，甚至关乎环境保护与可持续发展。而在探索和优化雾化效果的征程中，雾化仿真扮演着极为重要的角色，通过剖析雾化过程中的每一个细节，为工业创新与升级提供了强大的技术支撑。

一、为什么雾化仿真如此重要？

1. 优化设计，降本增效

在传统的雾化设备研发过程中，工程师们往往需要经过大量的物理实验来测试和改进设计，这个过程不仅耗时费力，而且成本高昂。而雾化仿真借助CFD技术，能够在虚拟环境中对各种设计方案进行模拟分析，预测雾化效果。通过改变喷嘴形状、尺寸、喷射压力等参数，快速得到不同方案下的液滴粒径分布、速度场、浓度场等详细信息，从而筛选出最优设计方案，大大缩短研发周期，降低研发成本。

例如，在汽车发动机燃油喷射系统的设计中，通过雾化仿真优化喷油嘴设计，可使燃油雾化更充分，燃烧效率提高，进而降低油耗和尾气排放。

2. 深入理解雾化机理，突破技术瓶颈

雾化过程涉及到复杂的气液两相流、湍流、界面相互作用等物理现象，仅仅依靠实验观察很难全面深入地理解其内在机理。雾化仿真则为我们打开了一扇微观世界的大门，通过数值模拟，能够清晰地展示雾化过程中每一个瞬间的物理变化，帮助研究人员揭示雾化机理，发现潜在的技术问题和改进方向。

以航空发动机燃烧室中的燃油雾化为例，仿真可以精确分析高温、高压、高速气流等极端条件下燃油的雾化特性，为提高燃烧效率、减少污染物排放提供理论依据，助力突破航空发动机关键技术瓶颈。

3. 保障产品质量与性能一致性

在大规模工业生产中，确保每一个产品的雾化效果一致是保证产品质量的关键。雾化仿真可以对生产过程中的各种因素进行敏感性分析，找出影响雾化效果的关键参数，并制定严格的控制范围。通过在生产过程中对这些参数进行精准监控和调整，能够有效保证产品质量的稳定性和一致性。

如在制药行业，吸入式药物的雾化效果直接关系到治疗效果和患者的健康安全，利用雾化仿真优化药物雾化器设计，可确保每一个产品都能将药物均匀、精准地输送到患者呼吸道，提高治疗效果。

二、积鼎科技CFD在雾化方向的卓越应用方案

积鼎科技作为国内CFD领域的领军企业，凭借其深厚的技术积累和丰富的行业经验，推出了一系列针对雾化方向的专业应用方案，为众多行业客户解决了实际工程难题，赢得了广泛赞誉。

SprayPro：专业雾化模拟模块，精准捕捉雾化细节

积鼎科技自主研发的SprayPro是一款专注于雾化过程与液滴属性研究的专业模拟模块 ，能够模拟直喷式、旋流式等多种喷嘴的初次与二次雾化过程。模块内置的高精度算法与后处理程序，确保用户获取到接近真实的雾化数据。

液面状态

中轴面上的流动状态（速度）‍

中轴面上的流动状态（涡量）

在技术实现上，SprayPro采用Level Set距离函数法来追踪气液相界面，相比传统VOF法，气液相界面更尖锐，有利于精准捕捉雾化液滴；兼容空化模型，可用于高精度分析喷嘴处由于高速流动引起的空化现象对雾化结果的影响；提供欧拉框架下三维高保真雾化仿真分析，以及对二次破碎后微小液滴的拉格朗日颗粒描述，便于后续的燃烧仿真计算 。同时，超大涡(V-LES) 湍流模型既保证了求解雾化过程中湍流的精度，又兼顾了高效的计算效率。采用LISA雾化模型，可以有效捕捉离心喷雾过程，在保证工程应用精度条件下，极大缩短了计算时间；采用WAVE雾化模型，可以针对高We数条件下的喷雾场景进行高效的仿真 。

成功案例：携手潍柴动力，共铸喷嘴雾化仿真新高度

积鼎科技与潍柴动力的合作堪称行业典范。在重卡尾气后处理系统的喷嘴雾化模拟项目中，双方团队紧密合作，基于积鼎科技自主研发的CFD软件VirtualFlow，成功开发了工程雾化模型及其内流场仿真衔接模块，实现了喷嘴雾化仿真全流程的打通，打破了传统模型之间的壁垒。

主流商软中的VOF to DPM模型计算量巨大，并且破碎机理很难把控，模型精确度调试十分困难，实际应用性不强。而积鼎科技开发的模型在预测精度和计算效率上均有显著提升，能够精准模拟出离心喷嘴在出口处空心锥角的形成动态行为，从而提高仿真结果的稳定性和可靠性。该技术在处理复杂界面变化时具有显著优势，并且充分利用CPU和GPU的并行处理能力，实现计算性能的显著提升，极大地缩短了仿真周期。此次合作成果赢得了行业专家的一致认可，成功荣获2024年度数字仿真科技奖卓越应用奖，为推动重卡尾气处理技术的发展做出了重要贡献。

无论是在能源动力、工业制造，还是在医疗、农业等领域，积鼎科技的CFD雾化应用方案都展现出了强大的技术实力和应用价值.