FLUENT表面化学反应模拟

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了一个详细的CFD模拟过程，包括重力设置、能量方程、多组分模型、物质材料创建与编辑、边界条件设定、初始条件以及计算求解等步骤。特别地，文中选择了arsenic-trihydride、hydrogen、methylradical和trimethyl-gallium等物质，并创建了新的物质和混合物。边界条件中详细设定了不同边界的温度、物质浓度以及运动状态等参数。最后，通过初始化设置和运行计算，获得了模拟结果，并在CFD-Post中进行了后处理，展示了物质浓度场。

本教程演示了表面化学反应的模拟过程。

 1     启动FLUENT并导入网格 

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2020→Fluid Dynamics→Fluent 2020命令，启动Fluent 2020。

（2）单击主菜单中File→Read→Mesh命令，导入.msh网格文件。

 2     定义模型 

（1）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，在Solver中Time选择Steady，进行稳态计算，勾选Gravity，在Z中填入9.81m/s2。

 3     设置能量方程 

在模型设定面板Models中双击Engery按钮，弹出Engery对话框，勾选Engery Equation，单击OK按钮确认。

 4     设置多组分模型 

在模型设定面板Models中双击Species按钮，弹出Species Model对话框，选择Species Transport。

在Reactions中勾选Volumetric，Wall Surface。

 5     设置物质材料 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择物质arsenic-trihydride (ash3)，hydrogen (h2)，methylradical(ch3)和 trimethyl-gallium (game3)，单击Copy按钮确认。

（2）利用物质air，创建新物质Ga_s，As_s，Ga和As。这里只改名称，先不修改属性。

（3）设置混合物名称为gaas_deposition。在属性中，单击Mixture Species旁的Edit按钮，设置混合物组分。

（4）单击Mixture Species旁的Edit按钮，设置化学反应。这里设置两个化学反应。

相关参数设置如下表所示。

（5）单击Mechanis m旁的Edit按钮，设置化学反应。这里设置反应机理。

（6）设置混合物热传导率和粘性。

（7）设置混合物中物质的物性参数。

 6     设置边界条件 

（1）单击主菜单中Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，设置Velocity Magnitude为0.02189。

在Thermal选项卡中，Temperature设置为293。

在Species选项卡中，ash3设置为0.4，game3设置为0.15。

（3）设置outlet。在Thermal选项卡中，Temperature设置为400。

在Species选项卡中，ash3设置为0.32，game3设置为0.018，ch3设置为0.06。

（4）设置wall-1。在Thermal选项卡中，Temperature设置为473。

（5）设置wall-2。在Thermal选项卡中，Temperature设置为343。

（6）设置wall-4。在Wall Motion中选择Moving Wall，Motion选择Rotational，Speed设置为80。

在Thermal选项卡中，Temperature设置为1023。

在Species选项卡中，勾选Reaction。

（7）设置wall-5。在Wall Motion中选择Moving Wall，Motion选择Rotational，Speed设置为80。

在Thermal选项卡中，Temperature设置为720。

（8）设置wall-6。在Thermal选项卡中，Temperature设置为303。

（9）在Operating Conditions对话框中，勾选Specified Operating Density。

 7     初始条件 

单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

 8     计算求解 

单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Number of Iterations中输入1000，单击Calculate开始计算。

 9     结果后处理 

（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）显示物质浓度场。