中科院过程所张浩磊博士：驱动流化床与搅拌设备的技术革新与应用升级

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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在工业生产领域，超过 60% 的产品生产过程涉及颗粒物料处理，而传统模拟技术长期受困于精度与效率矛盾、多场耦合计算壁垒、复杂颗粒模型局限等核心痛点，难以满足工业级大规模模拟需求。在此背景下，国产自主研发的大规模高性能颗粒模拟软件 DEMMS 应运而生，凭借架构级革新与算法创新，实现 “规模 - 效率 - 精度” 三重突破，为流化床与搅拌设备技术升级注入强劲动力。

1 月 8 日 19 时，积鼎科技DEMMS 2026 线上沙龙第1期将在仿真秀重磅开播！本次报告会特别邀请中国科学院过程工程研究所张浩磊博士，带来《大规模高性能颗粒仿真软件 DEMMS：驱动流化床与搅拌设备的技术革新与应用升级》主题分享。张博士长期深耕人工智能在多相流过程中的应用、复杂气固体系的离散颗粒模拟及 DEMMS 算法设计与开发，以第一作者身份在气固两相流建模、过程优化等领域发表多篇 SCI 论文，将为行业同仁带来前沿技术解读与实践经验。

DEMMS 软件核心功能与优势

作为面向颗粒、散料和多相体系的大规模仿真软件，DEMMS 凭借三大核心优势，成为解决工业颗粒模拟难题的关键工具。

超大规模计算能力，满足工业级需求

DEMMS 创新采用 CPU/GPU 大规模异构并行计算架构，通过 CPU 与 GPU 深度协同构建高性能计算引擎，实现算力指数级提升。其万核以上计算的并行效率超 45%，可支持计算颗粒数超十亿级，对应物理颗粒数超万亿级，轻松应对国防、核电、化工、制药等行业的大规模颗粒模拟场景。同时，软件结合特有的粗粒化技术，能高效利用多种计算资源，即便面对宽粒径分布及反应 - 传递耦合的复杂工况，也能实现长时间或准实时模拟。

多相流耦合模型丰富，模拟精度更可靠

为精准复现颗粒与流体的相互作用，DEMMS 集成了丰富的多相流耦合方法，支持传热、传质与反应过程的双向协同。无论是颗粒 - 流体对流传热、颗粒 - 颗粒接触传热，还是颗粒 - 流体 - 颗粒间接传热，软件都能全面覆盖，并与化学反应模型深度融合，确保模拟结果与工业实际工况高度吻合。以化工行业催化剂行为模拟为例，DEMMS 可清晰剖析催化剂与反应器、输送装置的相互作用机制，为工艺优化提供精准数据支撑。

创新粗粒化技术，平衡效率与精度

DEMMS 配置特有的 EMMS-DPM 粗粒化模型，相较传统粗粒化方法实现 “精度提升、效率优化” 双重突破。该模型将粗颗粒尺寸限定在团聚物尺寸以下，从底层描述团聚物演化过程；同时根据颗粒动理论修正粗颗粒碰撞参数，保证粗粒化体系与真实颗粒体系的碰撞能量损失一致。经实践验证，EMMS-DPM 模型可减少 40%-60% 的计算量，在大幅提升计算效率的同时，确保模拟结果的可靠性，有效解决传统技术 “精度高则效率低、效率高则精度差” 的矛盾。

搅拌工艺颗粒混合模拟的应用案例

在搅拌设备技术革新中，DEMMS 通过高分辨率模拟与参数优化，为不同行业的搅拌工艺升级提供切实可行的解决方案，以下两大典型案例充分体现其应用价值。

方锥形旋转混合器结构优化：提升物料轴向混合效能

方锥形旋转混合器是制药、食品等行业常用的混合设备，其轴向混合能力直接影响产品质量均匀性。传统混合器常因挡板设计不合理，导致物料混合效率低、能耗高。DEMMS 通过模拟物料在混合器内的流动轨迹，提取高分辨率时空数据，深入分析混合性能指标，精准定位影响轴向混合的关键因素。

基于模拟结果，技术团队通过多次数值试验优化挡板构型、个数及尺寸，例如调整挡板倾斜角度与分布密度，增强物料对流运动，提高对流混合占比。优化后，方锥形旋转混合器的轴向混合效率提升 30% 以上，物料混合均匀度显著提高，同时降低了设备运行能耗，为制药行业药粉混合、食品行业原料搅拌等场景提供了高效解决方案。

宝钢 BSSF 滚筒法钢渣处理工艺模拟：保障连续稳定生产

在冶金行业，宝钢 BSSF 滚筒法钢渣处理工艺需将小粒径钢渣与大粒径钢球在滚筒内混合，通过研磨与冷却实现钢渣资源化利用。工艺的核心难点在于，滚筒内钢渣贮存量会随转速变化波动，若贮存量过高易导致设备堵塞，过低则影响研磨效率，传统依赖经验调整转速的方式难以保证工艺稳定性。

DEMMS 通过模拟不同操作条件下滚筒内钢渣与钢球的运动状态，精准预测运行稳定时的钢渣贮存量；技术人员根据模拟数据，确定最佳滚筒转速范围，有效避免了 “堵塞” 或 “研磨不充分” 问题。实际应用中，该工艺连续运行时间延长 20%，钢渣处理量提升 15%，同时减少了设备磨损，降低了维护成本，为冶金行业颗粒物料处理提供了可靠的模拟支持。

气固循环流化床模拟的应用案例

气固循环流化床广泛应用于化工、能源、环保等领域，其全回路流动特性与反应状态复杂，传统设计与调试过程成本高、周期长；DEMMS 凭借创新的模拟技术，为气固循环流化床优化提供了全新思路。

气固循环流化床全回路模拟：提升复杂组件适应度

气固循环流化床包含炉膛、分离器、返料器等多个复杂组件，各组件间的气固流动协同性直接影响设备整体效能。DEMMS 采用双层区域分解策略，实现贴体 GPU 并行技术，可动态均衡分配气相与固相计算载荷，大幅提高全回路计算对复杂组件的适应度和能效性。

在某化工企业气固循环流化床模拟案例中，DEMMS 清晰呈现了物料在炉膛内的流化状态、分离器内的颗粒分离过程及返料器的物料输送规律，精准捕捉到传统模拟难以发现的 “局部气流偏流” ；基于模拟结果，技术团队调整了分离器入口角度与返料器结构，使流化床的颗粒循环效率提升 25%，气相污染物排放降低；显著提升设备经济性与环保性。

小型污泥与生物质共焚烧流化床优化：助力环保设备升级

随着县乡小型污水处理厂数量增多，污泥处置成为环保领域的重要课题。某团队研发的小型污泥与生物质共焚烧流化床日处理 10t 含水率 80% 污泥，需解决 “二次风开关对床料流化状态影响” 这一关键问题。DEMMS 通过模拟二次风关闭与打开两种工况，为反应器结构优化与工况调整提供理论指导。

模拟结果显示，二次风关闭时，床料在 2s 内稳定流化且集中于下部，径向呈现环核结构；二次风开启后下部密相区降低，呈鼓泡流化状态，二次风口形成对冲，增强了气固混合效果。技术团队根据这一结论，优化二次风口位置与开孔直径，使污泥与生物质的焚烧效率提升 12%，有害气体生成量减少 10%，为小型污泥处理撬装设备的工业化应用奠定基础。

本次 DEMMS 线上报告会将深入解读软件技术细节与应用案例，为从事流化床、搅拌设备研发与应用的工程师、科研人员提供宝贵的交流机会。无论您来自化工、冶金、制药等传统行业，还是聚焦新能源、环保等新兴领域，都能从报告中获取驱动设备技术革新的新思路。

1 月 8日锁定仿真秀官网或 APP，与张浩磊博士共同探索国产颗粒模拟软件的创新力量！请识别下方二维码报名直播。

DEMMS线上沙龙2026第1期：驱动流化床与搅拌设备技术革新与应用-仿真秀直播

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来源：仿真秀App

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首次发布时间：2026-01-07