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  3. 能否通过重力扩散实现多组分气体的分层?

能否通过重力扩散实现多组分气体的分层?

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    hxy970122
    写于 最后由 编辑
    #1

    各位老师同学,问一个困扰了我一个月的问题:fluent组分运输模型,打开重力;如果模拟往空气里通入氢气,可以看出来由于重力的影响,轻质气体氢气在上方富集;但是停止注入氢气,一段时间后氢气分布在空间内就变均匀了;
    如果往一氧化碳和氢气各占0.5的多组分气体里通入同样的多组分气体,即:一根管道,管道里初始化设置为百分之五十的氢气和同样质量分数的co,设置进口条件为质量进口,进口组分同样为0.5co和0.5H2,出口为质量出口,发现无论采用稳态模拟还是瞬态模拟,查看组分的质量分数云图却发现始终是均匀的;将气体改为两种密度相差1亿倍的气体,也无法看出重力的影响;把重力方向的高度调整为100m,依旧是均匀的,无法看出重力的影响;把质量扩散系数调整得很低很低,1e-20,依旧均匀分布
    这是为什么啊?
    更进一步问一下:煤制氢产物co和H2的粗分,能否采用重力的方法,我查文献几乎查不到重力分离气体的
    btw,用多相流里的混合物模型,可以模拟出来分层现象,但是可以用这个模型模拟多组分吗?

    Z C 2 条回复 最后回复
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    zhouxu
    在 中回复了 hxy970122 最后由 编辑
    #2

    @hxy970122 在 能否通过重力扩散实现多组分气体的分层? 中说:

    一段时间后氢气分布在空间内就变均匀了;
    如果往一氧化碳和氢气各占0.5的多组分气体里通入同样

    是不是要打开浮力?

    H 1 条回复 最后回复
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    hxy970122
    在 中回复了 zhouxu 最后由 编辑
    #3

    @zhouxu 谢谢回复,刚试了在k-e湍流模型里打开浮力也没用:136:

    1 条回复 最后回复
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    cccrrryyy 超神
    在 中回复了 hxy970122 最后由 编辑
    #4

    @hxy970122 之前做燃烧的时候感觉重力影响很明显,重力向上的时候火焰长度明显比重力向下的长。有没有试过直接调重力加速度度的值?直接调成1000倍试试看,如果还是不明显或者根本没作用,说明是模型物理设置方面的问题,大概率不是数值方面(稳态瞬态、数值格式等等)。

    I don't want to survive, I want to thrive.

    H hurricane007H 2 条回复 最后回复
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    hxy970122
    在 中回复了 cccrrryyy 最后由 编辑
    #5

    @cccrrryyy 调成1000倍以上试过,还是不行,也有可能是我fluent用的不熟哪里没设置对。老师针对这个问题,您觉得高原氧气含量比平原少,是因为重力的原因么?谢谢您提到燃烧上重力的影响,我再去补一下这方面的知识。

    hurricane007H 1 条回复 最后回复
  • hurricane007H 离线
    hurricane007H 离线
    hurricane007
    在 中回复了 cccrrryyy 最后由 编辑
    #6

    @cccrrryyy 燃烧的时候是不是燃烧热导致的密度差导致火焰长度的差别啊

    @hxy970122 话说用分子量差来做重力筛分我好像还是第一次听说…… 对于一个双组份混合气体的体系,实现重力分离的物理机制是什么呢?然后在模型里面哪些项是考虑这些物理机制的呢?
    BTW,如果一个均匀混合的H2/CO进入一个空腔以后某种程度分离了,是不是有点熵减的意思了,让我想到麦克斯韦妖……

    1 条回复 最后回复
  • hurricane007H 离线
    hurricane007H 离线
    hurricane007
    在 中回复了 hxy970122 最后由 编辑
    #7

    @hxy970122 扫了一眼Fluent的组分输运方程,对于各个组分就没有重力的影响,所以如果组分分离就肯定是因为扩散率不同。但是在binary mixture里面,似乎两个组分的扩散系数是相同的?

    重力的影响是在质量方程和动量方程里面,所以就是所有组分受到的重力作用是平均重力……

    2e37529c-113a-4d19-a63f-e23bf85c3593-image.png

    Z 1 条回复 最后回复
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    zhouxu
    在 中回复了 hurricane007 最后由 编辑
    #8
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