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    多孔介质表面催化反应详解.docx

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    多孔介质表面催化反应详解.docx

    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-skell.che和表面反应机理h2.che,点击import 导入fluent,如下图所示Re-adWrrteImport犀Export、Export toSolution Files.JrrtcrpolatE-.FEE Mapping»Sifb'e- Picture.OarCa File Qmentree.Batch Options.Esrt5oUiDn Iritiatzaliin 京oibitnn ActM* FUnCabJalkriPbU HjeporfcsABAQAJSCRCTONSEnright.fIDAP.GiW3TibHYPERMESH AKHSSJ1-daiK UniarciaUL5TCMare POSE.Mechianicial APDLhJASTHANPATRAN NeutraL.PLOT3O Grid.PTC Mrchanica 眼"“ Teqpkyt.Fluent 4 Case File-asaPrtQFC Flt_Parti 5ionO4EMKIN M=chani=fn.匚 HEM KIN IMeEhanism ImportGai-Pl-idse n-BMKITJ Msdwism FkBroK%.GaE-Pbssc Ttierrrcch'nafTfc Database File|f: ifanjanojhuacIVliJthenn.dat日r酷x.Matenal r-m* dwnWn-infKrl »3asrfTa«CHEM<mInpart Su'fatH Cb&KIN M 时臼ismo&imSLrPKjeCHEHClN Ptechbth-i File口 :勺卫diiiu日Sufaae TharnadynaniiL ClathEse rfeF!'ianjaniiJhuaq|lil'U±Enn.dat Ijrpart Transpflrt pnopertv DisiabaseImpart doseHdp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:MBA I日携*15 R!mb«-&wmw»5#*W ?* |6fCLWwor RtM-bn-3JiF-0wxiD BN f OCHWn f m:91Ch! d*oMr.T55w«Ji=JMDW0nti| hTumjarerafllDrtjMn TFchCT?*Y5toMnJ OOKM " £n PwfF1wjsfinsHffd FhwntDh-Ofi2ii16205? 2ri. pbns.中t ske| Ve* C£iwEEdh MAtfifhlfrapartacH dunlin mmr水把如沃旧Ml<5» 伽* n<»«:5>34l>Tirw ED=M HilpEddErished Fkuer£Dh-O&24l2Q5J3,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Big Mach”标£_urhB 口甲1 咛 Bopon PraMI:*J 国,H - * 蝙小戒急/我 n> i -BMirwlar Corwliiiio«iB-5dlrton5ettJD,midhudelsFtiSSKCc< CEimsMrfi 1 Merits W5口即 ncHfithMlrtonSdJhri CHihdsScLftan InbataaDonGatdertfcri AriwbnEdc.Cto 1 ptxAmParanam.Cperzrtng CwiiMncPe4?ck Ectton?,Rui ijinihiHi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 HorLher&OMt*« AiMnosrni Fr炬i顼I I TrAraanl ttQti Oder Tem RttuiKai 51m., Eti 41 SwzeiCfcweiMiiorc T cvei-*-1HWSoiulltn C«fik4lBLkxHgjBffHEn r&zlwsPresje-DeftlyBfrivFd'ccsIJQ.2T Libi tar'll Kjn a ir Enorg/ Q.日DcfaJtBauonE. |Unniii. | AdvAfisd. | fetAi Speds LW=s rope uh er皿ibwiSehjpHMb'riik 池泊 Cd Zoi-e Erdto旭 Bouidiiv LordiKfC.匚u<Er-Wai Rahiira VAjiiStfutwiXSMAMLK< SoMftiniC«iav Homa-s SoSriRutMi 顷 >-2kiiak<i A£iv<k£ Aiii Cdali urn&n_*K &®*5 E trebcTiS"C4SRawttSdIuIImi MklhxhPr?mre-*i)*>nh- CM*njPtetlFQSnkjtxinSchi?CereradFkdds rstenatFtiasesCd Snne-Crrdiifcn5CflundwKCondtKcs 性击 Inlcrfarre mtJTKME$h Refip-ffYK a'dwsSkrban钿 kihrn buifKd;MonturaWUmH 留 mtkriCdxi-dcfi 刷的 UmRii'i Qdciialoi口 uJtaGrapher end irtMlfcns pteRqFts6, 初始化与迭代计算MeshingRon CalculationMennaMtsh Ges司SonSduboriScbjpSwwa blades klata-ids PhasesCd ZonACArditiardHajndsr/ 匚ondtbons Me dilnber faces Oyran 匚 Kedi 用戏花相岷SckiboriSduOanMeUxcte SdubonCTitrok nrtoraSulwtion Inhiall;9tivnMesh GeneraiianHuhun In 虹 ea bodCakuW如 MOtfiU跆 RjurCatUatfonRehiKsmphcs md AnmatorsPkitekepjrts5oljnon setupGereralModdsMaterialsPhasesCell Zone ConditionsBctndary Candticna Mesh Inberfeces D vrarrk M*h Referaxe ValesSolutionSduton MethodsSduton CcntrdEMonitorsSdutOT IniMzathnCalCLiatoi idJitfesCheck Caae.Number of lOeraflons1COJD- -5rofie Upcate ntsrx eJku=TData F|e Quanttes.,.CalculatePreview Meeh Motion.Repornng ntervelAcoustic- Signals.Help选择 hybrid initialization 方法,点击 initialize 初始化。7, 计算结果如下压力场1.44e+02 1.37e+02 1.30e+02 1.22e+0E 1 J5e+02 1.08e+02 1.01e+QZ S.36e+01 8.64e+01 7.92e+01 7.20e+01 6.d8e+01 676e+01 5.04e+01 4.32e+0f 3.60e+01 2.88e+01 2.16e+01 1.dde+01 7.20e+00 -1.18e-04Contsurscf Ststi c Ptbssufe fjmmcal:,密度场4.008-01 3.98&-01 3.96e-0J 3.M&-01 3e-013.89&-01 J.87&-01 3.35e-01 3.83e-0J 3.81e-0J 3一了泗 3.76e-01 374e-0J 3.72&-0' 3.70e-01 3.6M1 3.66e-0J 3.64e-0' 3.616-01 3.59&-01 3.57e-0lCc-ntsuirs-Df density 网血3;组分分布010202唯岖咬唯施呢QK盟呢QK202咛金咬 皎矍崖腿,饕加寇 199 599 ?9-y 599 99 599 888 8222 222 222 Z22 75 Z22Z22 2峡5 1De-D1 Ofc-Dl XU Dfe-OI Dfc-01 WH iSd 0fc-01 WH DTe-01 DTfrOl回| D5e-D1 0f*-01D5e-D1 06ft-01 D5C-01Sstim-gi Moie.cW22 22333333333333333J-Mn.<l43-0-cl.-0-0-fl4:l-ci<i-0<l.04D-<i-0-clJ3-JO辱时®387e0sw加禹2e703e隹玄既能知灰姑W由跖也1 1 1 1 1 & 5 5 3 3 z 11&OCon Lem al MdI* hndun tH h2o A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5L.- -DSIIK'TD皿*-£81HfEI>111 巾巨,E» »:' JUJ-*0 3W.C' MW.Q ClijSI料口旱 Irt' L1 EM? 3MLW IWfll TOLJ. !7M:3:f-i:4 1.L3ZZFI 5E->.r-g.1依Z* 妍饱Tfi-L LL切例艰fft T*0lB«l-?2-l.t-X汕为用-« L KT脚遂小*ft的纳MITl4Mte.iwane aro li m ww am w:1. 3M3TW®-tt-*. 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