如《物种传输与有限速率化学》（第237页）所述，物种传输同样适用于多相流。在多相流中，您可以选择让ANSYS Fluent针对每一相 $k$ ，通过求解第 $i$ 种物种的对流扩散方程，预测各相中每种物种的局部质量分数 $Y_{i}^{k}$ ，从而求解化学物种的守恒方程。应用于多相混合物的广义化学物种守恒方程（公式7.1，第238页）可以表示为以下形式：

$\frac{\partial}{\partial t} (ρ^{q} α^{q} Y_{i}_{q}) + \nabla \cdot (ρ^{q} α^{q} v^{q} Y_{i}_{q}) = - \nabla \cdot α^{q} J_{i}_{q} + α^{q} R_{i}_{q} + α^{q} S_{i}_{q}$

$+ p = 1 \sum n \overset{m}{˙}_{p^{i} q^{j}} + R (14.665)$

其中， $R_{i}^{q}$ 表示相 $q$ 中由化学反应产生的均相物种 $i$ 的净生成速率， $\overset{m}{˙}_{q / p^{i}}$ 表示物种 $i$ 与 $j$ 从相 $q$ 到相 $p$ 之间的质量转移源， $R$ 表示非均相反应速率。此外， $α^{q}$ 是相 $q$ 的体积分数， $S_{i}^{q}$ 是从分散相加入的生成速率加上任何用户定义的源项。

Ansys Fluent将均相气相化学反应视为单相化学反应。反应物和产物属于同一混合物材料（在Species Model对话框中设置），因此属于同一相。反应速率根据单元中特定相的体积分数进行缩放。

在Ansys Fluent中设置均相气相化学反应与单相设置相同。更多信息，请参阅Species Transport and Finite-Rate Chemistry（第237页）。对于大多数多相物种输运问题，特定物种的边界条件在相关相边界条件对话框中设置（参见用户指南中的Defining Multiphase Cell Zone and Boundary Conditions），结果的后处理和报告按相进行（参见用户指南中的Postprocessing for Multiphase Modeling）。

对于多相物种输运模拟，Species Model对话框允许您包括体积、壁面和颗粒表面反应。Ansys Fluent将多相表面反应视为单相反应处理。反应速率根据单元中特定相的体积分数进行缩放。更多信息，请参阅Species Transport and Finite-Rate Chemistry（第237页）。

重要提示：若要关闭特定阶段的反应，同时保持其他阶段的反应活跃，请在“Species Model”对话框的“Reactions”下开启“Volumetric”。然后，在“Create/Edit Materials”对话框中，从“Reactions”下拉列表中选择“无”。

不同相的物种是完全独立的。即使它们共享相同名称，它们之间也没有隐含的关系。不同相物种之间的显式关系可以通过质量传递和非均相反应来指定。有关质量传递和非均相反应的更多信息，请分别参阅用户指南中的“包含质量传递效应”和“指定非均相反应”部分。

某些相可能与流体材料相关联，而不是混合材料。物种方程在分配了混合材料的那些相中求解。上述物种方程针对特定相中物种的质量分数进行求解。质量传递和非均相反应将与具有单一流体材料的相的总体流体相关联。

关于建模物种传输的更多信息将在以下小节中介绍：

14.8.1. 限制
14.8.2. 多相物种传输中的质量和动量传递
14.8.3. 刚性化学求解器
14.8.4. 非均相相互作用

14.8.1 限制

以下是多相流物种传输建模的限制：

非预混、预混、部分预混燃烧或成分PDF传输物种传输模型不适用于多相物种反应。
仅适用于多相物种传输的均相反应模型有层流有限速率、有限速率/涡耗散和涡耗散湍流-化学模型。
离散相模型（DPM）与多相物种传输不兼容。

14.8.2 多相物种传输中的质量和动量传递

Ansys Fluent中的多相质量传递模型允许不同相中的物种之间进行质量传递。与矩阵类型的输入不同，需要输入多个质量传递机制。每个质量传递机制定义了一个实体到另一个实体的质量传递现象。一个实体可以是相中的特定物种，或者如果该相没有与其关联的混合材料，则是相本身。质量传递现象可以通过内置的单向“恒定速率”质量传递（单向恒定速率质量传递（第752页））或通过用户定义函数来指定。

Ansys Fluent会遍历所有质量传递机制，以计算每个相中每个物种的净质量源/汇。物种的净质量源/汇用于计算物种和质量源项。Ansys Fluent还会根据假设，即与传递质量一起携带的动量和能量，自动将源贡献添加到所有相关的动量和能量方程中。对于其他方程，由于质量传递引起的传输必须由您明确建模。

14.8.2.1 由于异质反应的源项

考虑以下反应：

$a A + b B \to c C + d D (14.666)$

假设 $A$ 和 $C$ 属于第1相， $B$ 和 $D$ 属于第2相。

14.8.2.1.1 质量转移

各相的质量源由以下公式给出：

$S_{1} = R (c M_{c} - a M_{a}) (14.667)$

$S_{2} = R (d M_{d} - b M_{b}) (14.668)$

其中， $S$ 表示质量源， $M$ 是分子量， $R$ 是反应速率。

第 $i^{t h}$ 相的质量源的一般表达式为

$S_{r_{i}} = - R r_{i} \sum γ_{j}^{r} M_{j}^{r} (14.669)$

$S_{p_{i}} = ℜ p_{i} \sum γ_{j}^{p} M_{j}^{p} (14.670)$

$S_{i} = S_{p_{i}} + S_{r_{i}} (14.671)$

其中， $γ$ 表示化学计量系数， $p$ 代表产物， $r$ 代表反应物。

14.8.2.1.2 动量传递

动量传递较为复杂，但我们可以假设反应物混合（保持动量守恒），而产物按照其生成速率的比例获取动量。

反应物的净速度 $u_{net}$ 由以下公式给出：

$u_{n e t} = \frac{a M _{a} u _{1} + b M _{b} u _{2}}{a M _{a} + b M _{b}} (14.672)$

反应物净速度的一般表达式为：

$u_{n e t} = \frac{r \sum γ _{j}^{r} M _{j}^{r} u _{r_{j}}}{r \sum γ _{j}^{r} M _{j}^{r}} (14.673)$

其中， $j$ 表示第 $j$ 项（可以是反应物或产物）。

各相的动量传递则由以下公式给出：

$S_{1}^{u} = R (c M_{c} u_{net} - a M_{a} u_{1}) (14.674)$

$S_{2}^{u} = R (d M_{d} u_{n e t} - b M_{b} u_{2}) (14.675)$

一般表达为

$S_{i}^{u} = S_{p_{i}} u_{net} - R r_{i} \sum γ_{j}^{r} M_{j}^{r} u_{i} (14.676)$

如果我们假设不存在动量传递，那么上述项将为零。

14.8.2.1.3 物种传递

对于第 $j^{t h}$ 相中的第 $k^{t h}$ 物种，源项的一般表达式为：

$S_{r_{i}^{k}} = - R r_{i}^{k} \sum γ_{j}^{r k} M_{j}^{r k} (14.677)$

$S_{p_{i}^{k}} = ℜ p_{i}^{k} \sum γ_{j}^{p^{k}} M_{j}^{p^{k}} (14.678)$

$S_{i}^{k} = S_{p_{i}^{k}} + S_{r_{i}^{k}} (14.679)$

14.8.2.1.4 热传递

在热传递过程中，我们还需要考虑反应物和生成物的生成焓：

反应物的净焓值由以下公式给出：

$H_{net} = \frac{a M _{a} ( H _{a} + h _{a}^{f} ) + b M _{b} ( H _{b} + h _{b}^{f} )}{a M _{a} + b M _{b}} (14.680)$

其中， $h^{f}$ 表示生成焓，而 $H$ 表示焓。

$H_{net}$ 的一般表达式为：

$H_{n e t} = \frac{r \sum γ _{j}^{r} M _{j}^{r} ( H _{j}^{r} + h ^{f} _{j}^{r} )}{r \sum γ _{j}^{r} M _{j}^{r}} (14.681)$

如果我们假设该焓值按照各产物质量生成速率的比值分配给产物，那么各相的热量传递可表示为：

$S_{1}^{H} = ℜ (c M_{c} H_{net} - a M_{a} H^{a} - c M_{c} h_{f}^{c}) (14.682)$

$S_{2}^{H} = ℜ (d M_{d} H_{n e t} - b M_{b} H^{b} - d M_{d} h_{f}^{d}) (14.683)$

上述方程中的最后一项出现的原因在于，我们所使用的焓值是相对于生成焓而言的。

热源的一般表达式为：

$S_{i}^{H} = S_{p_{i}} H_{net} - R (r_{i} \sum γ_{j}^{r} M_{j}^{r} H_{j}^{r} + p_{i} \sum γ_{j}^{p} M_{j}^{p} h^{f}_{j}^{p}) (14.684)$

如果我们假设没有热量的传递，我们可以认为不同的物种只携带它们自身的生成焓。因此， $H_{net}$ 的表达式将是：

$H_{net} = \frac{r \sum γ _{j}^{r} M _{j}^{r} h _{j}^{f^{r}}}{r \sum γ _{j}^{r} M _{j}^{r}} (14.685)$

表达式 $S_{i}^{H}$ 将被

$S_{i}^{H} = S_{p_{i}} H_{net} - R p_{i} \sum γ_{j}^{p} M_{j}^{p} h_{j}^{f^{p}} (14.686)$

14.8.3 刚性化学求解器

在 Ansys Fluent 中，刚性化学求解器可以解决以下化学反应：

界面（或异质）反应

这仅适用于应用分数步长方案的不稳定情况。在第一个分数步长中，多相物种方程 14.665（第 778 页）在空间上求解，反应项 $R_{i}^{q}$ 设为零。在第二个分数步长中，使用刚性 ODE 求解器在每个单元中积分反应项。要使用此选项，请参阅用户指南中的指定异质反应。

相内（或同质）反应

在这种情况下，求解算法类似于单相反应流中描述的体积反应（第 237 页）。可以使用 ISAT 加速详细的刚性化学（有关详细信息，请参阅原位自适应制表（ISAT）（第 285 页））。这仅适用于欧拉多相情况，其中刚性化学求解器只能用于混合相之一。

14.8.4 异质相相互作用

为了计算异质相相互作用速率，提供了一种改进的阿伦尼乌斯型速率表达式，您可以使用图形用户界面定义（参见用户指南中的指定异质反应），或用户定义函数（参见 Fluent 定制手册中的 DEFINE_HET_RXN_RATE）。

速率表达式的一般形式为：

$Rate = k Π_{i = 1}^{NR} (\frac{Y _{i p} ρ _{p} α _{p}}{M W _{ip}})^{n} kmol / m^{3} - sec (14.687)$

请提供需要翻译的文本内容，以便我进行准确的翻译。

$k = A (\frac{T _{p}}{T _{ref}})^{b} exp (\frac{- E}{R T _{p}}) (14.688)$

在此， $Y_{ip}$ 表示相 $p$ 中反应物 $i$ 的质量分数， $NR$ 为给定相间反应中反应物的总数， $ρ_{p}$ 是相 $p$ 的体密度， $α_{p}$ 为相 $p$ 的体积分数， $M W_{ip}$ 是相 $p$ 中反应物 $i$ 的分子量（单位： $kg / kmol$ ）， $n$ 为速率指数， $k$ 则是速率常数。

修正阿伦尼乌斯形式中的速率常数由方程 14.688（第 782 页）给出。 $T_{p}$ 是根据表达式所需的相温度（相-1、相-2 等）。确保为提取温度提供正确的相。 $T_{re f}$ 是归一化温度。通常，大多数反应的 $T_{re f}$ 设置为 1，但某些反应速率常数可能有一个特定的 $T_{re f}$ 值，通常为 $298.15 K$ 。

方程 14.688（第 782 页）给出的反应速率将在您指定的启动温度以上有效，其中用于速率计算的温度取自选定的相。