多孔介质表面催化反应详解

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

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/03qw.html