使用运动理论方法计算分子扩散率

运动理论方法使用运动理论计算单个组分的分子扩散率。

使用此方法时，将在混合物组分级别显示以下属性：

这些属性仅作为常数值输入。这些值用于按照运动理论方法计算各个组分的分子扩散率。

要显示此方法，为多组分气体或多组分液体选择材料属性 > 分子扩散率节点，然后将方法设为动力学理论。随即显示分子扩散率 > 动力学理论节点。

混合物级别的分子扩散率与其他属性不同 – 实际上它是计算各个组分的分子扩散率。

组分 $m$ 的分子扩散率 $D_{m}$ 的计算方法如下：

图 1. EQUATION_DISPLAY

D_{m} = \frac{1 - X_{m}}{Σ_{i = 1, i \neq m}^{N} \frac{X_{i}}{D_{i, m}}}

(172)

其中摩尔分数

X_{i}

与质量分数

Y_{i}

相关，如下所示：

图 2. EQUATION_DISPLAY

X_{i} = \frac{Y_{i} M_{w}}{M_{i}}

(173)

在气体运动理论中，表达式 $D_{i, m}$ 基于查普曼-恩斯柯格 [30]：

图 3. EQUATION_DISPLAY

D_{i, m} = \frac{2.66 \times 10^{- 7} T^{3 / 2}}{{p M}_{i, m}^{1 / 2} σ_{i, m}^{2} Ω (T *)}

(174)

其中：

图 4. EQUATION_DISPLAY

M_{i, m} = \frac{2 M_{i} M_{m}}{{M_{i} + M}_{m}}

(175)

和

$σ_{i, m}$ 为兰内-琼斯特征长度，即组分 $i$ 和组分 $m$ 对的碰撞直径。 $σ_{i, m}$ 为兰内-琼斯碰撞直径材料属性 $σ_{i}$ 的函数，该属性指定用于混合物的每个组分 $i$ 。 $σ_{i, m}$ 针对极性和非极性分子（气体）的值不同。
$p$ 为（绝对）静压
$Ω (T *)$ 为碰撞积分，它是约化温度 $T^{*}$ 的函数。 $T^{*}$ 的定义与用于粘度计算的折算温度类似：

图 5. EQUATION_DISPLAY

T^{*} = \frac{k T}{ε_{i, m}}

(176)

其中：

$k$ 为玻尔兹曼常数 $= 1.3806503 \times 10^{- 23}$ m² kg s^-2 K^-1
$T$ 为温度
$ε_{i, m}$ 是组分 $i$ 和组分 $m$ 对的特征兰内-琼斯能。 $ε_{i, m}$ 是兰内-琼斯势能材料属性 $ε_{i}$ 的函数，该属性指定用于混合物的每个组分 $i$ 。 $ε_{i, m}$ 针对极性和非极性分子（气体）的值不同。