Fluent表面化学反应模拟培训课件Word格式.docx
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设定操作压力时需要注意的事项如下:
●对于不可压缩理想气体的流动,操作压力的设定直接影响流体密度的计算,因为对于理想气体而言,流动的密度由理想气体方程获得,理想气体方程中的压力为操作压力。
●对于低马赫数的可压缩流动而言,相比绝对静压,总压降是很小的,因此其计算精度很容易受到数值截断误差的影响。
需要采取措施来避免此误差的形成,ANSYSFLUENT通过采用表压(由绝对压力减去操作压力)的形式来避免截断误差的形成,操作压力一般等于流场中的平均总压。
●对于高马赫数可压缩流动的求解而言,因为此时的压力比低马赫可压缩流动的大得多,所以求解过程中的截断误差的影响不大,可以不设定表压。
由于ANSYSFLUENT中所有需输入的压力都为表压,因此此时可以将操作压力设定为0(这样可以最小化由于压力脉动而引起的误差),使表压与绝对压力相等。
●如果密度设定为常数或者其值由通过温度变化的函数获得,操作压力并没有在计算密度的过程中被使用。
●默认的操作压力为101325Pa。
操作压力的设定主要基于两点考虑,一是流动马赫数的大小,二是密度计算方法。
表格1操作压力的推荐设置
密度关系式
马赫数
操作压力
理想气体定律
大于0.1
0或约等于流场的平均压力
小于0.1
约等于流场的平均压力
关于温度的函数
不可压缩
不使用
常数
不可压缩的理想气体
3关于参考压力位置的设定
对于不涉及任何压力边界条件的不可压缩流动,ANSYSFLUENT在每次迭代后要调整表压值。
这个过程通过使用参考压力位置处(或该位置附近)节点的压力完成。
因此,参考压力位置处的表压应一直为0。
如果使用了压力边界条件,则不会使用到上述关系,因此参考压力位置不被使用。
参考压力位置默认为等于或接近(0,0,0)的节点中心位置。
实际计算中可能需要设置参考压力位置到绝对静压已知的位置处。
在OperatingConditions对话框中的ReferencePressureLocation选项组中设置新的参考压力位置的x,y,z的坐标即可。
如果要考虑某一方向的加速度,如重力,可以勾选Gravity复选框。
对于VOF计算,应当选择SpecifiedOperatingDensity,并且在OperatingDensity下为最轻相设置密度。
这样做排除了水力静压的积累,提高了round-off精度为动量平衡。
同样需要打开ImplicitBodyForce,部分平衡压力梯度和动量方程中体积力,提高解的收敛性。
ReferencePressureLocation(参考压强位置)应是位于流体永远是100%的某一相(空气)的区域,光滑和快速收敛是其基本条件。
单击Define→OperatingConditions。
在OperatingPressure中输入10000Pa,选中重力Gravity,在Z中输入9.81m/s2,OperatingTemperature输入303K,点击OK确认。
5定义多组分模型
(1)在Model(模型)中选择SpeciesTransport(组元输运)。
(2)在Reactions(反应)中选择VolumetricReactions(体积反应)。
(3)在MixtureMaterial(混合物材料)中选择所计算问题中涉及到的反应物,则Number
ofVolumetricSpecies(体积组元数量)中自动显示混合物中的组元数量。
(4)在Turbulence-ChemistryInteraction(湍流与化学反应相干模型)中根据需要选择相应的模型。
如果选择了Eddy-DissipationConcept(EDC),则可以进一步修改VolumeFractionConstant(体积浓度常数)和TimeScaleConstant(时间尺度常数)
(6)如果想完整计算多组分的扩散或热扩散,就选中FullMulticomponentDiffusion(完整多组分扩散)和ThermalDiffusion(热扩散)选项。
在上面的设置过程中,如果需要查看混合物中组分和化学反应的相关设置,可以在Species(组元)面板中,点击MixtureMaterial(混合物材料)右边的View(观看)按钮。
如果计算中用到的混合物模型是一种新的混合物,则需要在Material(材料)面板中创建混合物,然后再将新定义的混合物选作计算用的混合物。
混合物的定义过程包含组分选取、反应模型设定、反应机制设定等几个步骤,下面逐一介绍。
层流条件下,Model模型中只能选择SpeciesTransport组元运输一项。
Turbulence-ChemistryInteraction(湍流与化学反应相干模型)中也只有一项。
在Models中选中SpeciesTransport单选按钮,在Reactions中选中Volumetric和Wallsurface复选框,在WallSurfaceReactionOptions中选中MassDepositionSource复选框,在Options中选择InletDiffusion,FullMulticomponentDiffusion,ThermalDiffusion复选框,单击OK按钮确认。
6设置材料
1)添加砷化氢arsine
1,双击air
2,在name中输入arsine和chemicalformula处输入ash3;
比热容cp选择kinetic-theory;
导热系数thermalconductivity选择kinetic-theory;
粘度viscosity选择kinetic-theory;
分子量molecularweight选择constant为77.95;
标准状态焓standardstateenthalpy为0;
标准状态熵standardstateentropy为130579.1;
基准温度referencetemperature为298.15。
3,点击change/create,创建新物质,在弹出的是否覆盖选择no。
4,双击arsine
在L-JcharacteristicLength特征长度输入4.145(埃米);
L-JEnergyParameter能量参数中输入259.8。
单击Change/Create按钮。
2)添加三乙基镓、甲基、氢气、镓(固体)、砷(固体)、镓、砷
参数
Ga(CH_3)_
三乙基镓
3CH_3
甲基
H_2
氢气
Ga_s
镓
As_s
砷
Ga
镓(固)
As
砷(固)
Name
tmg
ch3g
hydro-gen
ga_s
as_s
ga
as
ChemicalFormula
gach33
ch3
h2
CP(specificheat)
kinetic-theory
520.64
1006.43
Thermalconductivity
0.0158
Viscosity
2.125e-05
Molecularweight
114.83
15
2.02
69.72
74.92
Standardstateenthalpy
2.044e+07
3117.71
Standardstateentropy
130579.1
257367.6
154719.3
referencetemperature
298.15
L-JcharacteristicLength
5.68
3.758
2.827
-
L-JEnergyParameter
398
148.6
59.7
Degreeoffreedom
5
7编辑组信息
1,修改组命名
双击mixture-temple,name中输入gaas_deposition。
单击change,点击yes确认。
2,编辑组分信息
在mixturespecies中
组分选取
首先进入Materials(材料)面板:
Define->
Materials...
在Materials(材料)面板上,先在Name(名称)中为新的混合物确定一个名称,然后在MaterialType(材料类型)里选择mixture(混合物)。
如果有与目标相近的混合物模型,可以在下面的MixtureMaterial(混合物材料)中选择一样,比如methane-air(甲烷-空气),然后在下面Properties(性能)中做详细设置,即按顺序设置组元、反应类型、反应机制等等:
(1)点击MixtureSpecies(混合物组元)右边的Edit(编辑)按钮进入Species(组元)面板,如图7-11所示。
在Mixture(混合物)下面有4个框,即AvailableMaterials(可用材料),SelectedSpecies(已选组元),SelectedSiteSpecies(已选吸收组元)和SeletedSolidSpecies(已选固体组元)。
AvailableMaterials(可用材料)是指材料数据库中可供选用的材料;
SelectedSpecies(已选组元)是指当前混合物中已经选中的组元;
S
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