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多孔介质表面催化反应详解对于利用fluent软件(这里是用fluent13.0做的)做多孔介质的表面催化反应,看到许多网友对这个问题有疑问,现在特把我最近的一些研究心得跟大家分享一下。1,首先对于这个模拟,有两种办法:其一是找到详细的(或者简化的)表面反应催化机理,然后通过import-chemkin mechanism导入fluent,要记住选中import surface chemkin mechanism按钮,然后分别选中气相机理trq-skel1.che和表面反应机理h2.che,点击import导入fluent,如下图所示第二个办法就是通过udf编写化学反应速率,然后以源项的形式加载到多孔介质区域,这个比较繁琐,目前我没有应用,而且这个办法对于没有详细机理的催化反应也是非常好的办法。2,然后选择能量方程,湍流模型等。3,化学反应选择组分传输模型中的有限速率模型,同时要选择壁面反应,详细如下图所示:3,多孔介质区域设置 如下图所示 关于多孔介质区域如何设置惯性阻力和粘性阻力网上方法很多,这里就不累述了特别要注意,这里一定要设置一个系数叫做surface-to-volume,这其实是比表面积的意思,就是在单位多孔介质体积里含有的面积(具体数据需要自己查,我这里只是个示例),如果这里不设置,是不会有反应的。4,边界条件设置这里主要设置,进口的流速、温度以及出口的压力等等,这都是常识,这里不累述。5,求解方法设置和松弛因子设置如下,最后选择较小的松弛数,以有利于收敛6,初始化 与迭代计算选择hybrid initialization方法,点击initialize初始化。7,计算结果如下压力场密度场组分分布由以上三个组分分布,明显看出O2和H2经过多孔区域催化反应后逐渐减少,而H2O逐渐增大,催化反应成功。8,存在的问题本案例中催化反应较为简单,就是一个氢气与氧气的催化燃烧,所以组分较少,而且反应个数也很少,所以机理较为简单,只要13步反应,如下所示所以化学反应刚性也不大,计算结果容易收敛。但对于复杂的化学反应,组分众多,且反应数量也很大,反应刚性也很大,这样造成的结果就是很难收敛,如果解决刚性大的化学反应的收敛问题,目前本人还在探索之中。不过有一个办法,通过编写UDF反应源项的办法可有效的解决上述问题(本人也在探索之中,呵呵)。我的qq:376350714
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