与 SPX Flow 携手的 CFD 应用：从 1 加仑到 100 万加仑的全尺度体系
SPX Flow 搅拌技术首席工程师 理查德・肯 做客节目，与约翰分享他的工程师生涯、大型工业场景 CFD 工作流程，以及给刚入行工程师的建议。
“搅拌是定量的。很多东西你可以计算…… 但同时，流动形态真实存在。你必须确保，无论建模什么，先要把流场搞对。在工厂、在实验室、在各种规模下看过大量罐体的搅拌过程 —— 这会让你非常踏实，确保你在纸面上做的一切都符合现实。”—— 里奇・肯
本期节目中，约翰与里奇讨论：
- 里奇的职业发展路径
- SPX Flow 的 CFD 工作流程，以及覆盖数量级跨度极大的流体体积范围
- 给刚毕业的 CFD 及其他工程师的建议
约翰・托马斯：大家好，欢迎收听本期播客。今天我们非常荣幸邀请到 SPX Flow 搅拌技术首席工程师 里奇・肯。里奇，非常感谢你来到这里。
里奇・肯：不客气，感谢邀请。
约翰・托马斯：里奇，一个人是如何成为 SPX Flow 搅拌技术首席工程师的？从你的起点到今天，你是怎么走过来的？
里奇・肯：我的职业生涯是从应用工程师开始的，主要和客户打交道，解决搅拌相关问题。工艺设计需要相当多的机械设计知识，这才能成为一名优秀的应用工程师，因为你面对的是机械设备。
所以我认为同时懂这两方面非常重要。之后我转入研发部门，做了大量实验。当时有人问我：你想学 CFD 吗？于是我回去攻读了硕士学位，断断续续花了好几年时间，专攻 CFD 方向。之后就走到了现在这个领域 —— 把应用端和研发端结合起来，把仿真与实验结合起来，从多个角度帮客户解决搅拌问题。
我从事流体搅拌工作至今已经 18 年，在这个领域做过各种各样的事情。
约翰・托马斯：那你刚入行的时候是什么样？作为应用工程师，你会去客户现场吗？诊断问题？全国各地飞，去不同现场了解需求？还是更多待在总部，从现场获取数据？早期应用工程师的工作是怎样的？
里奇・肯：我职业生涯大部分时间都在 SPX Flow，但之前也在另外两家公司做过应用工程师。在我工作过的所有公司里，一个共同的模式是：一部分工作在办公室完成，通过电话与客户沟通；但更重要的是去现场，看实际安装，了解真实问题。
我的整个职业生涯，尤其是做应用工程师期间，一直都是这样做的。正是在现场，你看到真实设备，和工厂操作员、工艺工程师、维护人员交流，把这些信息带回办公室，再把知识应用到实际问题中，为客户提供解决方案。
约翰・托马斯：这也是你一直给我留下的印象。你总是会把事情拉回到真实设备、实际安装上。在我看来，成为一名优秀 CFD 工程师的关键之一，就是扎根物理现实。亲眼见过设备运行、工艺过程，无论是做不做 CFD，这种 “亲手触摸设备” 的经历，对理解内部过程都有不可估量的价值。听起来这也是你职业生涯的一条主线。
里奇・肯：确实如此。我记得 2015 年在 AIChE 会议上做过一个报告，当时我说了一句话让你印象特别深：“在做任何 CFD 之前，第一件事是：你见过这台设备吗？你真正看过搅拌罐内部吗？你见过泵吗？”
我认为要达到这种程度去理解你在建模什么，这至关重要。
我做 CFD 已经 12 年了，如果现在有人让我模拟离心泵，说实话我会比较谨慎，不会直接假设模型是对的 —— 因为我没有真正深入研究过泵，没有足够的验证，我会质疑自己是否有资格独立完成。
眼见为实。就像我说的：搅拌是定量的。你可以计算悬浮转速、桨叶气体处理能力、传质系数 kLa 这些东西。但同时，流动形态真实存在。你必须确保，无论建模什么，先要把流场搞对。
在工厂、在实验室、在各种规模下看过大量罐体的搅拌过程 —— 这会让你非常踏实，确保你在纸面上做的一切都符合现实。
约翰・托马斯：我一直把这个总结为：不要在真空中做仿真。多去工厂，亲眼看看。真实工艺里有太多细节，会让你意识到哪些东西对模型重要、哪些其实不影响结果。
里奇・肯：很有意思的是，每当我开始一个新应用，我最先考虑的往往不是流体力学，而是：桨叶要通过的开口尺寸有多大？
听起来很简单，但这是你解决实际工程问题必须考虑的事。有时候理论上最完美的设计，可能维护困难，可能工厂无法快速交付……所以在直接开始建模之前，你必须把这些因素都考虑进去。
约翰・托马斯：非常有道理。说到建模，尤其是你们罗切斯特的 SPX Flow 团队，拥有非常强的实验表征能力和专业知识，懂如何表征物理过程，有大量仪器，能分析实验内部发生的一切。像你们这样能产生大量真实数据的公司，为什么还要用 CFD 生成 “虚拟数据”？既然能实测，为什么不直接测？为什么还要做仿真数据？
里奇・肯：SPX Flow 搅拌解决方案（现在包括 Lightning 搅拌器、Philadelphia 搅拌方案、Stelzer 搅拌器）都在使用 CFD。我们面对的是大型储罐，这么大的设备根本无法直接做实验，必须在大尺度上证明搅拌效果，而 CFD 非常擅长这件事。
但在预测全尺寸搅拌时间时，你必须同时用经验关联式和实验结果来校准，因为搅拌（尤其是湍流工况下）是可放大的。我们可以把小尺度观测与全尺度观测联系起来，把两者结合。
CFD 给出的答案当然不是完美的，因为它是模型。但如果你有扎实的实验背景作为基础，就能把这些东西串联起来，并有信心相信 CFD 指出的设计方向是正确的。
约翰・托马斯：明白了。
里奇・肯：我们并不一定执着于绝对数值，而是关心：设计方向对不对？夹套内的流动是否正常？组分是否按预期混合？进料位置是否合适，能否快速混匀？
这些才是你真正想从 CFD 中得到的东西。CFD 是极佳的工具，既能为客户可视化展示，又能提供定量依据。
约翰・托马斯：我一直觉得 SPX Flow 的角色很独特：一方面，你们可以在实验室里做研究，创造新知识；另一方面，你们又非常贴近应用，必须把这些知识转化为可落地的工程见解，交付给客户。
在这种沟通和传递知识的过程中，CFD 是如何发挥作用的？除了研究，它在销售、技术培训方面有用吗？
里奇・肯：非常有用。我们在 YouTube 上做过一些技术分享，费城搅拌方案的同事也做过。通过 CFD 可视化流场，你可以展示很多概念：比如水力桨与直叶桨的颗粒离底悬浮对比；比如在高大罐体中多层桨的分级作用。
你可以用 CFD 动画或实验视频直观展示。因此，在搅拌基础原理培训中，我们不仅用实验室里的小型、中型罐体，还会结合计算可视化。这些画面成为把理论、现场实践整合到基础搅拌培训中的核心部分。
约翰・托马斯：用视频解释复杂概念确实非常有效。
我们来谈谈规模与尺寸。每次我去你们那里，都会被你们处理的设备规模震撼到 —— 不只是销量、客户数量，而是桨叶的尺寸。没多少公司能制造这么大的设备。这种规模到底有多大？从工程设计、实施、分析角度，最大的体积能到多少？这已经不是家用搅拌机级别了。
里奇・肯：比如在矿物加工领域，浆料储罐直径可以达到 19～20 米。容积可以达到 5500～6200 立方米。
约翰・托马斯：哇。
里奇・肯：换算成加仑就是数百万加仑的浆料。罐体很容易达到这个级别。我们处理的设备，小到便携式、2000 升左右，大到这种巨型尺度，只要需要流体搅拌的地方，就有我们的身影。
约翰・托马斯：从几升到几百万加仑，流体力学居然还能保持自洽，你不会觉得不可思议吗？
里奇・肯：尤其是看湍流场，比如最简单的水。我早期做仿真时（那时还在用时间平均流场，没有动态工具），有时算出一个结果，会觉得：这形状有点奇怪，这个桨好像超出了系统功率。
后来我把同一个模型放到更大尺度、实验室中等尺度的湍流场里去对比，一对比就发现：哇，流场形状真的是一致的。
我第一次算出来时还不敢相信。所以只要几何保持一致，流场形状的放大性相当好。这是放大的重要依据（虽然不是唯一依据）。
约翰・托马斯：你们的视角真的很独特。你们真正覆盖从 1 加仑到 100 万加仑的系统。很少有工程师能在六个数量级的体积范围内工作。这太酷了。
里奇・肯：确实很酷。过去 18 年我一直很享受这份工作，而且每天都在学新东西。流体搅拌无处不在。你家里的每一样东西，几乎都在某个环节被搅拌器处理过。
约翰・托马斯：我再强调一次：你处理的问题，体积跨度达到六个数量级。很少有行业能做到这一点。
里奇・肯：这是一个非常独特的领域。
约翰・托马斯：很多听播客的人都是刚毕业、刚入行的年轻工程师。除了 CFD，你对 22、23 岁刚拿到学位的新人有什么建议？你职业发展得很好，你希望他们进入职场时关注什么？
里奇・肯：我有几点想说。
第一，一定要做你喜欢的事。
第二，永远考虑继续深造。我从硕士学习中收获巨大。我本科毕业工作大概十年后才回去读硕士，但我反而觉得这样收获更大 —— 因为我有了工业经验，能更务实地知道自己该学什么，让自己更成功。持续学习、跟进工具、参加会议、了解前沿研究，非常重要。
第三，无论你做什么，最终大多会变成实实在在的物理产品 / 设备。所以要尊重其他工程学科。学机械的要懂化工，学化工的要懂机械。我本科化工、硕士机械，这两个学科的结合在工厂设计、设备设计中非常完美。能同时理解两边，会让你成为更优秀的工程师。
约翰・托马斯：我都忘了你是化工本科 + 机械硕士。这是非常棒的职业路径。
里奇，今天非常感谢你分享经历、工作流程，以及如何成为一名优秀工程师（而不只是优秀 CFD 工程师）的看法。真的非常感谢。
里奇・肯：谢谢你的邀请，约翰。
约翰・托马斯：如果大家想联系里奇，可以在 LinkedIn 上找到他。感谢收听，我们下期再见。
