1.Barracuda软件及CPFD方法简介

Barracuda工程软件包是由美国CPFD Software, LLC公司开发的专门用于模拟工业级流态化过程及化学反应的商业软件包。其基础是由Dale Snide博士提出的计算颗粒流体力学，即CPFD方法。

CPFD方法不同于经典计算流体力学之处，在于即详尽考虑了颗粒与流体的巨大差别，真实处理颗粒的运动特性，又避免了极耗时间的颗粒接触检索，采用成熟的颗粒动力学理论计算颗粒间作用。同时，CPFD方法创造性地提出了“计算颗粒”概念，所谓“计算颗粒”是在拉格朗日法基本的“流体微团”概念之上，拓展到颗粒相而形成的“颗粒微团”。在一个“计算颗粒”之中包含了多个真实颗粒，这些真实颗粒具有相同的物质属性、物理运动及化学变化。

CPFD方法的计算模式是在欧拉体系和拉格朗日体系下进行不断的切换，这种切换不同于离散元法两个求解器的耦合。CPFD方法中，流体相与颗粒相均在同一个求解器中计算，利用独创的相间插值算子保证计算的稳定性与切换的守恒性。

因此，CPFD方法是一种“混合”数值方法，集欧拉双流体模型与拉格朗日离散模型的优点于一身，为工业级流态化问题的研究提供了全新的技术手段。

2.Barracuda的应用范围

① 能源电力行业

② 石油化工行业

③ 煤气化行业

④ 水泥行业

⑤ 冶金行业

⑥ 环保工程

3.技术优势与应用前景

相比于传统CFD软件所采用的模型方法，Barracuda软件所基于的CPFD方法更加适合于研究颗粒设备中的流态化及化学反应过程，主要优势体现在：

① 独特的网格划分技术极大方便了复杂几何结构的建模。

② 完善的颗粒模型可以准确分析设备运行细节。

③ 颗粒相基于拉格朗日方法，能够准确计算颗粒运动，获得真实流化状态。

④ 以多种方式设置化学反应动力学，满足机理分析与实验研究双重需要。

⑤ 可准确定义气相与颗粒的多组分特性。

⑥ 特有的磨损模型可以预测设备内部壁面磨损情况。

⑦ 基于GPU并行求解，计算速度可满足工程需要。

由之前所述具体解决方案及相关应用案例可知，Barracuda软件非常适用于颗粒流态化问题技术研究，对设备结构设计、运行工况分析和设备检测维护等诸多方面都可以进行模拟。所得结果包含全面详尽的颗粒运动、气体流场、温度场、组分浓度场及反应特性数据，可以依此指导工艺参数优化、设备结构设计及运行时故障排查。