2025成都国际环博会：环保产业破局，CAE仿真开辟新径

4月1日，2025成都国际环博会盛大开幕，吸引全球近300家企业齐聚，集中展示超1000项涵盖环境综合治理、水和污水处理、大气污染防治以及环境监测等多领域的绿色技术与创新方案。意大利国家馆带来的废弃食用油再生处理、废水净化等前沿工艺，为国际环保合作添砖加瓦。然而，环保行业在环境污染防治与环境监测进程中，依旧难题重重。

在环境污染防治领域，中小企业成本压力巨大。小型印刷企业排放的挥发性有机化合物（VOCs）废气治理迫在眉睫，一套常规催化燃烧热氧化技术设备，采购成本两三百万，年运维费几十万，对年利润微薄的小企业而言，投入产出严重失衡。传统治污工艺还存在二次污染隐患，热氧化技术处理VOCs时，会排放大量二氧化碳与氮氧化物，形成新的环境威胁。而且，不同污染场景复杂多变，工业、交通、农业等污染源特性各异，单一技术难以实现全面高效治理。

环境监测同样挑战不断。新污染物监测困难，其种类多、新增快、来源广，部分浓度极低，处于痕量或超痕量水平。监测部门对污染源和化学品信息掌握不足，部门间信息共享不畅；监测技术体系不完善，现有方法难以满足需求；仪器设备和标准溶液多依赖进口，成本高、采购周期长，部分地区经费紧张，监测工作难以有效开展。此外，海量监测数据的管理与分析效率低下，无法快速为污染防治决策提供精准依据。

面对这些困境，计算机辅助工程（CAE）仿真技术中的结构仿真分析、热仿真分析、流体仿真分析以及有限元分析，为环保行业产品升级带来了新的突破方向。

在结构仿真分析方面，以大型垃圾焚烧炉为例，其在高温、高压以及复杂机械应力环境下运行。借助CAE结构仿真技术，运用有限元分析方法，将焚烧炉的复杂结构离散为众多微小单元，模拟在不同工况下炉体钢结构、炉衬材料的应力应变分布。传统焚烧炉运行一段时间后，炉体易出现局部变形、开裂等问题，影响焚烧效率与安全性。通过仿真分析，优化结构设计，如改进支撑结构布局、调整材料厚度分布，提高焚烧炉结构稳定性与耐用性，确保长期稳定运行，降低维修成本。

热仿真分析在环保设备中也发挥着关键作用。例如，在工业废气处理的蓄热式热力焚化炉（RTO）中，内部存在复杂的热传递过程。利用热仿真分析，结合有限元分析，模拟高温废气与蓄热体、炉壁之间的热交换，以及设备内部温度场分布。传统RTO设备常因热量分布不均，导致局部过热或过冷，影响废气处理效率与设备寿命。通过热仿真优化蓄热体材料选型、结构设计以及气流通道布局，提高热量回收效率，降低能耗，同时保证设备内部温度均匀性，延长设备使用寿命。

流体仿真分析在水和污水处理领域应用广泛。以城市污水处理厂的沉淀池设计为例，借助流体仿真分析，运用有限元分析对沉淀池内水流流态进行模拟。传统沉淀池存在水流短路、停留时间分布不均等问题，影响沉淀效果。通过仿真分析，优化进水口、出水口以及导流板的设计，改善水流流态，使污水在沉淀池中均匀分布，延长颗粒沉淀时间，提高沉淀效率，减少后续处理工艺的负荷。

有限元分析作为CAE仿真技术的核心手段之一，贯穿于结构、热、流体等各类仿真分析中。在环境监测设备的传感器设计上，利用有限元分析对传感器的弹性元件进行力学性能分析，优化结构参数，提高传感器对污染物浓度变化的响应灵敏度与准确性。在设计空气污染物监测仪的采样探头时，通过有限元分析模拟气流在探头内的流动特性，优化探头形状与内部结构，确保采集的空气样本具有代表性，提高监测数据的可靠性。

2025成都国际环博会如同一扇窗口，展现了环保行业的发展现状与困境。CAE仿真技术中的结构仿真分析、热仿真分析、流体仿真分析以及有限元分析，为环保产品升级和行业发展提供了创新路径，助力环保行业突破瓶颈，向着绿色可持续的未来加速前行 。