表面化学工作流

使用以下过程可模拟气体或液体混合物接触流体或多孔区域中的反应表面时发生的表面反应。

此工作流中的步骤用于接续反应流体常规工作流中的初始步骤。

  1. 对于包含反应表面的物理连续体,除了先前选择的模型之外,还在激活自动选择推荐模型的情况下按顺序选择以下模型。
    组合框 模型
    反应流体模型(选择“反应”后) 反应组分传输
    反应组分模型(选择“反应”后)
    • 对于详细机制,选择复杂化学
    • 对于简单机制,选择涡破碎
    Turbulence Chemistry Interactions(湍流化学相互作用)(选择“复杂化学”时)
    • 对于稳态扩散火焰,选择涡耗散概念
    • 对于预混、部分预混和非稳态火焰,选择层流火焰概念
    可选模型 表面化学
    启用模型 表面气体相互作用:选择“非反应”后,或选择“反应”和“涡破碎”后自动选择。
  2. 选择所需的任何可选模型。例如:
    • 氮氧化物排放碳烟排放 — 对这些污染物的形成建模。
    • 多孔介质 - 对多孔相中的表面反应建模。请参见多孔介质模型
    • 在对辐射热传递很重要的应用(例如玻璃熔炉)进行建模时,辐射模型非常有用。碳烟排放模型通过对连续相的吸收系数(描述吸收和排放的吸收系数)起作用,影响参与介质辐射 (DOM)灰体热辐射模型。
  3. 按如下所示导入表面机制:
    1. 右键单击复杂化学节点(或表面气体相互作用节点),并选择导入化学定义(Chemkin 格式)
    2. 导入 Chemkin 文件对话框中,选择相应的文件(如下所示),然后单击确定
      • 化学机制文件

        如果需要多个表面机制,则在该文件内定义所有这些表面机制。

      • 热力学属性文件
      • 传输属性文件(可选)
      • 表面化学机制文件
      • 表面热力学属性文件
      导入时,表面化学 > 表面机制管理器节点中将填入表面机制。
    Chemkin 机制至少必须包含机制中涉及的所有组分的 NASA 多项式的描述。将此信息放入机制文件本身或放入单独的文件。
可以在 Simcenter STAR-CCM+ 中为表面化学机制使用开放点位形式。要将表面点位组分定义为开放(无元素成分且分子质量为 0),开放点位组分名称中必须包含 OPEN。有关更多详细信息,请参考 Chemkin 手册。
  1. 定义每个反应表面机制的表面:
    选项描述
    在不与交界面关联的边界上

    当反应表面由不与交界面关联的边界表示时,可以定义边界处的机制。

    1. 选择边界 > [边界] > 物理条件 > 表面机制选项节点,然后将机制设为模拟的其中一个可用机制。
    2. 展开[边界] > 物理值节点,然后定义属性。
    在挡板交界面上

    当挡板交界面的任一侧需要不同的表面机制时,可以在每个特定边界(而不是交界面)上定义一个机制。

    1. 选择边界 > [边界] > 物理条件 > 表面机制选项节点,然后将机制设为模拟的其中一个可用机制。
    2. 展开[边界] > 物理值节点,然后定义属性。

    表面化学模型参考:边界设置

    在任何其他交界面上

    对于挡板交界面以外的交界面,可在反应表面的交界面处定义表面机制。

    1. 选择交界面 > [交界面] > 物理条件 > 表面机制选项节点,然后将机制设为模拟的可用机制之一。
    2. 展开[交界面] > 物理值节点,然后定义属性。

    请参见表面化学模型参考:交界面设置

    在多孔区域中的表面上

    要使多孔区域中的内表面成为反应面,可以为多孔区域定义表面机制。

    1. 选择区域 > [边界] > 物理条件 > 表面机制选项节点,然后将机制设为模拟的其中一个可用机制。
    2. 展开 [区域] > 物理值节点,然后定义属性。

    表面化学模型参考:区域设置

  2. 如果选择了涡破碎模型或复杂化学模型,则定义反应组分物理模型的参数:
    • 对于复杂化学模型,定义复杂化学模型及其子节点的属性。
      1. 选择模型 > 复杂化学节点,然后设置所需的属性
      2. 选择复杂化学 > 化学加速节点,如有必要可以激活 ISAT聚类动态机制聚类。然后定义属性。

      有关更多信息,请参见复杂化学模型参考

    • 对于 EBU 模型,定义 EBU 属性。

      默认情况下,EBU 属性反应控制设为混合,这适用于大多数模拟。“混合”将反应率指定为湍流混合预测的速率和有限速率化学动能预测的速率二者的较小值。但是,如果湍流混合比例仅定义比率,则选择标准 EBU

      请参见涡破碎模型参考

  3. 根据需要设置任何其他 [连续体] > 模型的参数。
    当使用涡耗散概念模型或层流火焰概念模型时,可以通过更改多组分气体 > 材料属性 > 湍流施密特数来调整火焰位置。
  4. 对于连续体,为参考值初始条件定义任何必要的参数。
  5. 为区域和边界定义任何必要的物理条件和值。
  6. 返回到反应流体常规工作流