首页/文章/ 详情

基于自定义反应速率的甲烷水蒸气重整反应

8月前浏览5223

正文共： 4663字 14图预计阅读时间： 12分钟

1 前言

春节快到了，今天是年前最后一更，提前祝大家龙年大吉。

之前的案例我们说过，如果反应速率不能用FLUENT的标准阿累尼乌斯形式来定义，那么只能以用户自定义形式了。先前我们做过两个UDF定义反应速率的案例，感兴趣的读者可以在历史消息搜索关键字查看。采用DEFINE_VR_RATE这个宏来定义速率更容易，我们只需要将动力学方程用UDF表达出来即可。今天，我们做一个这样的案例。

友情提醒：今天的案例算是化学反应模拟进阶版，在阅读本案例前，建议读者先阅读之前的几个化学反应速率的案例。

2 建模与网格

创建如下的二维轴对称反应器，长100mm，内径10.7mm。

3 反应式及动力学方程

应用范围最广的甲烷水蒸气重整反应式及动力学方程如下，参考之前的案例，我们首先需要将反应速率单位kmol/kg-h换算为FLUENT的标准kmol/m3-s。这就需要反应器的催化剂质量以及反应器的体积（即计算域的体积），我们假定催化剂的质量为0.4g，而反应器的体积可根据上述二维模型尺寸计算而得。

3 边界条件与求解设置

定义混合物物性以及组分构成，注意各个组分的顺序要明确，因为反应速率的UDF有指针通过索引编号指向各个组分。

定义反应式，注意指前因子、活化能、温度指数和速率指数都可以随意设定，因为通过UDF定义速率后，这些参数不起作用了。当然，反应的化学计量数是必须的了，因为各个组分的反应速率关系就等于化学计量数的关系。

通常反应器内部流动是层流流动，也可以通过雷诺数来判断，本案例我们采用层流模型。

反应器入口设置为质量流量入口，流量9.73e-6kg/s，温度673K，水碳比3.0。

出口为压力出口，表压0Pa。

壁面为恒温边界，温度900K。

反应器工作压力10bar，通过操作压力来定义，因为混合物密度采用不可压缩理想气体模型，因此密度由操作压力、气体常数以及温度确定。该模型的使用条件是，压力对密度的影响可以忽略，对应于本反应器也就是流动压损相比工作压力非常小。

编译反应速率UDF，并通过外挂调用。

可以从入口进行初始化，但是要特别注意，各个组分都给定一个非零初始值，为什么呢，一方面是为了启动反应（FLUENT的有限速率模型在初始化时会自动给生成物以0.01的质量分数），另一方面从上述动力学方程可以看出，有些组分的分压出现在分母处，如果质量分数为0，那么分压为零，则会造成计算奇异而报错。

4 计算结果

先看一下三个反应的反应速率云图，可以看出三个自定义反应速率都被调用计算了。

再检查一下质量和能量守恒性，守恒良好。

最后看一下反应器中心线各个组分的摩尔分数，符合实际情况。

来源：仿真与工程

Fluent 化学 UDF

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2024-03-03

最近编辑：8月前

签名征集中

获赞 193粉丝 365文章 304课程 0

点赞

1条评论

签名征集中

7月前

您好，请问这个反应中，催化剂的作用只通过UDF控制反应速率实现吗？需要添加多孔介质吗？

回复

相关推荐

《双11特惠》基于FLUENT/UDF编写圆柱电芯各向异性导热系数通过实例对比fluent旋转机械方法（SRF、壁面运动、动网格、MRF、SMM、重叠网格）《双11特惠》井下套管脉动流振动单点屈曲分析环保过程时序数据机器学习与多物理场仿真优化《双11特惠》从零开始学-新能源电池包热管理分析35讲：夯实动力电池热设计仿真能力

最新文章

为何烤红薯比蒸红薯更受欢迎？从流体力学角度聊一聊

几个美国科学基金会的资助项目，大家看看哪些科技项目有潜力

Fluent案例｜弯曲通道内的迪恩流模拟

Fluent案例｜Berger子弹外流场

中国锂电上市企业最具竞争力50强排行榜！

热门文章

盘点·近十年来国外各公司推出的碳纤维产品

几种常见的热仿真软件

CFX进行共轭传热分析实例

世界八大最顶尖的工业软件强国

两机增材丨西交大：面向航空航天制造的变革性技术——增材制造

其他人都在看

Abaqus分析常见问题及解决方法（2）：零主元和过约束

ABAQUS中Cohesive粘聚力模型的2种定义方式（附案例操作步骤）

仿真工作者必须知道的15款开源软件！

电磁场仿真 | ChatGPT请回答，我想和你聊聊

Abaqus分析常见问题及解决方法（3）：负特征值（Negative Eigenvalue）

VIP会员学习福利任务兑换礼品帮助与反馈

返回顶部