comsol案例庫更新不了（comsol案例庫）

關(guān)于comsol案例庫更新不了，comsol案例庫這個(gè)問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、我們知道，物質(zhì)的受熱分解在化學(xué)中乃至我們的日常生活中都很常見，例如銨鹽的受熱分解，硝酸鹽的受熱分解，還有一些有機(jī)物的分解等等。

2、我們要分析物質(zhì)分解過程產(chǎn)生的一些變化情況，可以通過仿真的手段來進(jìn)行分析，在這里，我們今天主要是要利用COMSOL軟件來模擬一個(gè)簡單的熱分解反應(yīng)過程，從而得到此過程中物質(zhì)發(fā)生的變化，例如流體的流速、物質(zhì)的濃度、反應(yīng)器中的溫度分布情況等。

3、 該反應(yīng)在下圖中的反應(yīng)器中進(jìn)行的，含有反應(yīng)物的流體從左側(cè)入口進(jìn)入反應(yīng)器，流經(jīng)一段距離后底部會(huì)經(jīng)過一個(gè)階梯，之后再反應(yīng)器中內(nèi)置一個(gè)圓柱體熱源，最后從右側(cè)出口流出。

4、對于以上的三維模型，我們可以進(jìn)行簡化處理，由于流體在y軸方向上的分布情況是一定的，所以可以將模型簡化為二維模型，對應(yīng)的在軟件中的操作即選擇2D模型。

5、如下圖所示。

6、以下要進(jìn)行物理場的選擇，首先分析問題，在此問題中涉及到了三個(gè)物理場，分別為：流體流動(dòng)、質(zhì)量運(yùn)移和熱傳導(dǎo)。

7、流體的流動(dòng)方式我們選用的是層流運(yùn)動(dòng)，這主要是根據(jù)雷諾數(shù)計(jì)算得到的；熱傳導(dǎo)主要包括固體傳熱、流體傳熱、多孔介質(zhì)傳熱和生物熱四種，很明顯，在這里我們要選擇流體傳熱；而物質(zhì)運(yùn)移方面我們選用的物理場是稀物質(zhì)的傳遞，這主要與物質(zhì)的濃度相關(guān)，如果物質(zhì)在整個(gè)流體中所占的摩爾百分比大于10%，那么就選擇濃物質(zhì)的傳遞，而這里，我們計(jì)算得到的物質(zhì)的含量為2%，所以選擇稀物質(zhì)的傳遞。

8、確定好物理場后，我們確定的就是求解問題，如果與時(shí)間相關(guān)的話就是瞬態(tài)問題，如果與時(shí)間無關(guān)那么就對應(yīng)穩(wěn)態(tài)問題。

9、 以下我們分別分析各個(gè)物理場中的守恒方程及各個(gè)場之間的耦合情況。

10、首先，對于第一個(gè)物理場，即流體的流動(dòng)場，流體為不可壓縮流體，它所對應(yīng)的方程為Navier-Stokes方程：，又由于流體流動(dòng)過程中動(dòng)量守恒，所以滿足： ，此過程中涉及的邊界條件有：入口處的速度為u0，出口處的壓力為p0，反應(yīng)器的平板表面和熱圓柱體表面為無滑動(dòng)邊界，即速度為0。

11、第二個(gè)物理場，熱傳遞過程中滿足的能量守恒方程為：，它所滿足的邊界條件是：入口處溫度為300K，圓柱表面溫度為325K，出口：能量傳遞方式全部為對流，所以通過傳導(dǎo)的熱通量為0，在反應(yīng)器的平板表面是熱絕緣的，也就是通過其法線方向的熱通量為0。

12、第三個(gè)物理場，稀物質(zhì)運(yùn)移，滿足以下質(zhì)量守恒方程：，同理，它滿足的邊界條件為：入口處的濃度為ci＝ci,0，出口：只考慮對流傳遞，所以通過擴(kuò)散的質(zhì)量通量為0，反應(yīng)器平板表面和熱圓柱體表面沒有質(zhì)量流出，即質(zhì)量通量為0。

13、 以上所提到的邊界條件在軟件中的實(shí)現(xiàn)是需要在各個(gè)物理場中分別進(jìn)行設(shè)定的。

14、這三個(gè)物理場之間是有關(guān)系的，那么它們是怎么進(jìn)行耦合的呢？流體流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生能量，從而會(huì)使溫度發(fā)生變化，而流體的速度和溫度變化又對流體中物質(zhì)的濃度產(chǎn)生影響，反過來，物質(zhì)濃度發(fā)生變化時(shí)，對流體的溫度也會(huì)有反作用，所以，流動(dòng)場會(huì)影響溫度場，流動(dòng)場和溫度場會(huì)共同影響質(zhì)量運(yùn)移，而質(zhì)量運(yùn)移又會(huì)反過來影響溫度變化。

15、 由于物質(zhì)受熱易分解，在上述過程中考慮分解反應(yīng)，由于分解反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，那么它會(huì)對物質(zhì)的濃度和流體的溫度產(chǎn)生影響，同時(shí)，溫度也會(huì)對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。

16、具體在軟件中的操作是通過下圖中的方式實(shí)現(xiàn)的，即在熱傳導(dǎo)物理場中加入一個(gè)反應(yīng)熱作為熱源。

17、通過軟件的模擬，可以得到以下結(jié)果：（1）下圖是流體的速度分布圖，由圖可知，流體的流速與橫截面積有關(guān)，通過臺(tái)階和熱圓柱處的橫截面積發(fā)生變化，流速也會(huì)變化，具體情況是當(dāng)橫截面積變小時(shí)，流速增大，且在以上兩處流體會(huì)發(fā)生回流現(xiàn)象。

18、 （2）下圖是在受熱前不考慮分解反應(yīng)時(shí)的溫度分布圖，由圖可見，在流體經(jīng)過熱圓柱體之前，溫度較低基本沒有發(fā)生改變，當(dāng)經(jīng)過熱的圓柱體后溫度升高，且發(fā)生了分解反應(yīng)會(huì)放熱所以溫度會(huì)逐漸升高。

19、（3）下圖表示考慮物質(zhì)的分解反應(yīng)，且在受熱前即發(fā)生了部分分解的濃度分布圖，可見，經(jīng)過圓柱體前即在受熱前，物質(zhì)的分解較緩慢，濃度降低較小，受熱后發(fā)生分解，濃度明顯降低，在臺(tái)階和壁面處，雖然溫度較低，但是由于停留時(shí)間比較長，反應(yīng)的程度較高，所以濃度非常低。

20、（4）下圖為考慮物質(zhì)的分解反應(yīng)且在受熱前就發(fā)生部分分解的溫度變化圖，可見，隨著流體的流動(dòng)，溫度會(huì)逐漸增加，但是由于分解較少，產(chǎn)生的反應(yīng)熱較小，所以在受熱前的溫度升高不大，在經(jīng)過熱的圓柱體后由于較多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而使溫度增加較多，甚至高于圓柱體本身的溫度。

本文分享完畢，希望對大家有所幫助。

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