0

واکنش های شیمیایی و تشکیل دوده در یک فیلتر دیزل

View Categories

واکنش های شیمیایی و تشکیل دوده در یک فیلتر دیزل

50 min read

PDF
واکنش های شیمیایی و تشکیل دوده در یک فیلتر دیزل
معرفی
این مثال به مدلی از سیستم فیلتر برای موتور دیزل می پردازد. یک فیلتر متخلخل ذرات دوده را از گازهای خروجی اگزوز که از آن عبور می کنند جدا می کند و منجر به تشکیل یک لایه دوده می شود. هر دو واکنش کاتالیزوری و غیر کاتالیزوری تجمع لایه را سرکوب می کنند. کربن به مونوکسید کربن و دی اکسید کربن اکسید می شود که هر دو از غشاء عبور می کنند.
فیلترهای دیزل برای حذف ذرات معلق در گازهای خروجی موتور دیزل استفاده می شود. کارایی و دوام یک سیستم فیلتر ارتباط نزدیکی با روشی دارد که در آن رسوبات دوده را از دیواره های فیلتر متخلخل حذف می کند. به عنوان مثال، یک روش حذف لایه دوده با استفاده از واکنش های غیر کاتالیزوری با اکسیژن است. با این حال، این طرح مستلزم آن است که دمای اگزوز بالاتر از شرایط عملیاتی عادی افزایش یابد. رویکرد دیگر شامل معرفی افزودنی های سریم به سوخت است. گونه های اکسید سریم متعاقباً در لایه دوده حضور دارند و به عنوان یک کاتالیزور در واکنش های اکسیداسیون کربن عمل می کنند. در این شرایط، حذف رسوبات کربن در فیلتر بدون افزایش دمای اگزوز امکان پذیر است. مدل زیر هر دوی این شرایط کاری را نشان می دهد.
فیلترهای دیزل معمولاً از نوع یکپارچه با کانال های باریکی هستند که از یک ساختار استوانه ای عبور می کنند. فیلتر سیلیکون کاربید مورد مطالعه به طول 15 سانتی متر با مجموع 2000 کانال می باشد. کانال های فیلتر فقط در یک انتها باز هستند و به صورت متناوب در یکپارچه مرتب شده اند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، کانال ها توسط دیوارهای متخلخل از هم جدا می شوند .
شکل 1: نمای جلوی یک بخش کانال در یک فیلتر دیزل. کانال های A باز هستند در حالی که کانال های B بسته هستند (از سمت چپ). کانال ها توسط دیواره های فیلتر متخلخل از هم جدا می شوند. نمای پشتی پیکربندی مخالف را نشان می دهد. گاز از طریق کانال A وارد فیلتر شده و از کانال B خارج می شود.
این برنامه از یک استراتژی دو قسمتی برای بررسی سیستمی که این واکنش ها در آن رخ می دهد پیروی می کند. بخش اول تنظیم یک مدل ایده آل در رابط مهندسی واکنش با ویژگی راکتور جریان پلاگین است که شرایط ثابت را فرض می کند و فقط تغییرات با حجم راکتور را در نظر می گیرد. این یک درک نسبتاً کیفی از سیستم راکتور می دهد. بخش دوم یک مدل وابسته به فضا و زمان را تنظیم می‌کند که در آن تغییرات در ترکیب گونه‌ها، ایجاد لایه دوده و دما با جزئیات بررسی می‌شوند.
تعریف مدل
واکنش های شیمیایی
لایه دوده در فیلتر دیزل باید به طور مداوم یا در فواصل زمانی حذف شود تا فیلتر در شرایط کار نگه داشته شود. اکسیژن می تواند با کربن واکنش داده و مونوکسید کربن و دی اکسید کربن ایجاد کند. هنگامی که سوخت دیزل با افزودنی های حاوی سریم درمان می شود، مسیرهای واکنش بیشتر باز می شود. سپس لایه دوده حاوی گونه‌های اکسید سریم است که به عنوان کاتالیزور برای اکسید کردن کربن عمل می‌کنند و اکسیژن کاتالیزور را بازسازی می‌کند.
این مدل پنج واکنش زیر را در نظر می گیرد
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
که در آن (s) یک گونه فاز جامد را نشان می دهد.
فرض بر این است که واکنش ها فقط در لایه دوده رخ می دهند. سرعت واکنش (mol/(m3 · s)) به وسیله:
که در آن c O2 غلظت مولی اکسیژن است (واحد SI: mol/m 3 )، در حالی که x CeO2 و x Ce2O3 بخش های مولی گونه های مختلف سریم (کاتالیزوری) هستند.
PLUG FLOW MODEL
رابط مهندسی واکنش می تواند به طور خودکار تعادل مواد و انرژی را برای یک راکتور جریان برق در حالت پایدار تعریف کند، همانطور که توسط معادله حاکم نشان داده شده است:
(6)
F i جریان مولی است و R i  شامل تمام واکنش‌ها در واحد حجم کانال است که گونه i در آن نقش دارد. بنابراین ، معادله 6 راه‌حلی از یک سیستم مدل ایده‌آل را به دست می‌دهد که تنها به حجم انباشته، V، گونه‌های عبوری در راکتور وابسته است. مدل جریان پلاگین برای شرایط همدما با فرض اینکه واکنش ها تأثیر ناچیزی بر دما در سیستم دارند، حل شده است زیرا حاوی مقدار زیادی حلال نیتروژن است.
سیستم مدل شده به صورت شماتیک در شکل 2 نشان داده شده است و از یک سلول و یک واحد فیلتر تشکیل شده است. گاز خروجی وارد کانال A می شود و از یک دیواره فیلتر به کانال B می گذرد (توجه داشته باشید که یک سلول تکراری دارای یک دیواره فیلتر در همه طرف ها خواهد بود). سیستم مدل جریان پلاگین فقط کانال A، ذرات رسوب‌شده و کاتالیزور را درمان می‌کند و از هرگونه واکنش در کانال B چشم‌پوشی می‌کند. در امتداد مرزهای سیستم، فیلتر یک خروجی توزیع شده است. از آنجایی که افت فشار روی دیواره فیلتر نسبتاً زیاد است، سرعت در طول دیوار در طول کانال ثابت در نظر گرفته می شود. این بدان معناست که مولفه سرعت در طول کانال به صورت خطی از ورودی به خروجی کاهش می یابد.
شکل 2: تصویر شماتیک سیستم جریان برق. اگزوز وارد کانال A می شود، از دیواره فیلتر می گذرد و از کانال B خارج می شود. فرض کنید سرعت در سراسر دیواره فیلتر در امتداد جهت x در مدل جریان پلاگین ثابت است، در حالی که مولفه سرعت در طول کانال به صورت خطی کاهش می یابد. فاصله از ورودی
تعادل عمومی مواد برای بخش کوچکی از کانال A به طول Δ x معادله زیر را برای هر گونه i به دست می دهد :
(7)
N i نشان دهنده بردار شار (mol/(m 2 s))، A cs برابر با سطح مقطع کانال (m 2 )، L طول راکتور (m) و u f نشان دهنده سرعت جریان گونه ها به سمت فیلتر است. (ام‌اس). در شرایط ایده آل، معادله 7 نیز می تواند روی عنصر حجمی ( Δ V ) که گاز از آن در Δ x عبور می کند ، تنظیم شود:
(8)
در معادله 8 ، v f نشان دهنده جریان حجمی گونه ها به سمت فیلتر (واحد SI: m 3 / s)، H ارتفاع راکتور (واحد SI: m) است. واکنش به لایه دوده روی سطح فیلتر محدود می شود. از آنجایی که داده های جنبشی به ازای واحد حجم دوده داده می شود، حجم دوده در واحد برابر با حجم کانال تخمین زده می شود. از تقسیم معادله 8 بر Δ V و اگر Δ V به صفر نزدیک شود، به دست می آید:
(9)
با فرض کاهش خطی جریان در طول کانال، جریان حجمی در راکتور به صورت زیر به دست می‌آید:
که در آن k u (1/s) نشان دهنده ثابت تناسب و v 0 (m 3 / s) برابر است با جریان ورودی. V حجم انباشته شده ای است که گونه ها در راکتور لوله ای عبور داده اند. توجه داشته باشید که سطح مقطع در واقع بی ربط است. یعنی، حجم راکتور، V، به خوبی می تواند به عنوان طول و ترکیبات، c i ، به عنوان مول در طول راکتور تفسیر شود. عبارت دوم در سمت چپ در معادله 9با استفاده از ویژگی منبع اضافی به همه گونه های مدل اضافه می شود. ترکیب گونه ها در امتداد راکتور جریان پلاگین بر حسب غلظت با جریان های مولی ورودی به عنوان ساده سازی برای همه گونه ها بیان می شود. تعمیم دیگر این است که همه گونه ها تحت تأثیر جریان روی فیلتر قرار می گیرند، حتی اجزای جامد.
مدل وابسته به فضا
این مثال یک بخش کانال را از یکپارچه حذف می‌کند و آن را در یک راه‌اندازی آزمایشی قرار می‌دهد تا تنها یک واحد فیلتر با یک دیوار فیلتر واحد مطالعه شود. با فرض اینکه تنها یک دیوار فیلتر وجود دارد و با عایق کاری حرارتی و مکانیکی دیواره های کانال بالایی و عمودی، سیستم را می توان با هندسه 2 بعدی نشان داده شده در شکل 3 توصیف کرد .
شکل 3: دامنه مدل شده شامل چهار بخش: کانال ورودی A، لایه دوده، دیوار فیلتر و کانال خروجی B. توجه داشته باشید که واحدها در محور افقی و عمودی متفاوت هستند.
این مدل شامل چهار بخش مدل است: کانال ورودی A، لایه دوده روی سطح دیواره فیلتر، دیواره فیلتر و کانال خروجی B.
طول فیلتر 15  سانتی متر و ارتفاع یک کانال 1.27  میلی متر است. ضخامت دیواره فیلتر 0.45  میلی متر است. گاز خروجی دیزل وارد کانال ورودی می شود و گاز حاوی ذرات دوده از طریق دیواره فیلتر متخلخل SiC فیلتر می شود و در نتیجه یک لایه دوده در بالای این دیوار باقی می ماند. اگزوز از طریق کانال خروجی از فیلتر خارج می شود. شما باید سطح بالایی لایه دوده را به عنوان یک مرز فرعی متحرک در نظر بگیرید که با توجه به میزان دوده رشد کرده و کوچک می شود.
برای حل این مدل از رابط های فیزیک زیر در مدل وابسته به فضا استفاده کنید:
•
جریان رسانه آزاد و متخلخل
•
حمل و نقل گونه های رقیق شده (تعادل مواد)
•
انتقال حرارت در سیالات (تعادل انرژی)
موقعیت مرز بالا برای استفاده از ویژگی Moving Mesh حل شده است.
در رابط جریان آزاد و متخلخل رسانه ای، جریان آزاد در هر دو کانال ورودی (A) و خروجی (B) تعریف می شود، در حالی که ویژگی های ماتریس متخلخل در لایه دوده و دیواره فیلتر تعریف می شوند. سینتیک واکنش از جریان پلاگین با استفاده از ویژگی Generate Space-Dependent Model تعریف می شود. این یک رابط Chemistry را برای استفاده در مدل وابسته به فضا ایجاد می کند.
در رابطه با معادلات دامنه و شرایط مرزی مورد استفاده در اجرای مدل، دو موضوع قابل ذکر است:
•
ویژگی Moving Mesh به یک عبارت برای سرعت مش در بالای لایه دوده نیاز دارد. این بیان با رابطه زیر ارائه می شود که فرض می شود در امتداد سطح بالایی لایه دوده وجود دارد:
در اینجا، v n سرعت نرمال مش، ρ دوده چگالی لایه دوده و قسمت ρ چگالی ذرات فاز گاز است. اولین عبارت در سمت راست مربوط به انتقال ذرات دوده به سمت لایه دوده است. عبارت دوم نشان دهنده حذف دوده به دلیل واکنش های داخل لایه است. در اینجا Mc برابر با وزن مولی کربن است، Rc مجموع تمام نرخ‌های واکنش مصرف‌کننده کربن و δsl ضخامت لایه دوده است . در مدل، سرعت واکنش در سراسر لایه دوده ثابت فرض شده است. این فرض را می توان از روی نتایج نیز تأیید کرد.
•
توجه داشته باشید که خواص دیواره فیلتر متخلخل و لایه دوده ترکیبی از خواص جامدات و سیالات است. به عنوان مثال، در تراز انرژی، عبارت رسانایی باید شامل رسانایی جامد و سیال باشد، در حالی که عبارت همرفت باید فقط شامل خواص سیال باشد زیرا جامد حرکت نمی کند. عبارت انباشت (وابسته به زمان) باید شامل ترکیبی از هر دو ویژگی به روش زیر باشد:
که ρ مخلوط چگالی مخلوط است (واحد SI: kg/m 3 )، C p، مخلوط ظرفیت حرارتی آن است (J/(kg·K))، k مخلوط برابر رسانایی حرارتی آن است (W/(m·K)) ، و ε کسر خالی (تخلخل) جامد است .
نتایج و بحث
واکنش های شیمیایی و مدل جریان پلاگ
با نگاه کردن به مدل جریان پلاگین برای کانال A شروع کنید. شکل 4 و شکل 5 ترکیب گونه های واکنش دهنده را در طول کانال در دو دمای مختلف، یکی در 653  K، زیر دمای “اشتعال کاتالیزور” و دیگری در 705  K نشان می دهد. جایی که کاتالیزور مشتعل می شود.
شکل 4: ترکیب گونه های واکنش دهنده در طول رآکتور در 653 کلوین.
شکل 5: ترکیب در طول رآکتور در 703 K.
در 703  K اکسیژن تقریباً در 0.12  متر در راکتور تخلیه می شود. با افزایش دما، سرعت اکسیداسیون افزایش می یابد تا زمانی که اکسیژن در راکتور تمام شود. این امر سرعت بازسازی CeO 2 را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و Ce 2 O 3 به گونه غالب حاوی سریم تبدیل می شود.
تاثیر دما را نیز می توان با نسبت نرخ واکنش غیر کاتالیز شده به کاتالیز شده برای واکنش های تولید کننده مونوکسید کربن و دی اکسید کربن بررسی کرد. در شکل های زیر نسبت سرعت واکنش r 1 / r 3 ، تولید دی اکسید کربن و r 2 / r 4 ، تولید مونوکسید کربن، نرخ برای دو دمای مختلف نشان داده شده است.
شکل 6: رابطه بین واکنش های اکسیداسیون کربن غیر کاتالیستی و کاتالیستی.
شکل 6 نشان می دهد که واکنش های کاتالیزوری تا حد زیادی بر اکسیداسیون کربن غالب هستند. این در این دماهای نسبتاً معتدل پیش بینی می شود. اکسیداسیون کربن به دی اکسید کربن دارای کسر بالاتری از اکسیداسیون غیرکاتالیز نشده نسبت به کربن به مونوکسید کربن است. تسلط واکنش های کاتالیزوری با دما کاهش می یابد.
مدل وابسته به فضا
شکل 7 توزیع سرعت در سلول واحد کانال را در آخرین مرحله زمانی نشان می دهد. جریان نشان داده شده است که رفتار آرامی از خود نشان می دهد.
شکل 7: مقدار سرعت در سلول واحد فیلتر.
شکل 8 توزیع فشار را در جفت کانال نشان می دهد. افت فشار اصلی در سراسر لایه دوده که در بالای غشای متخلخل قرار دارد مشاهده می شود.
شکل 8: توزیع فشار در سلول واحد فیلتر.
اکسیداسیون کربن به طور کلی یک واکنش گرمازا است، اگرچه مراحل کاتالیزوری گرماگیر هستند. بازسازی کاتالیزور به شدت گرمازا است و خواص گرماگیر واکنش اکسیداسیون کاتالیزوری را جبران می کند. شکل 9 توزیع دما را در سیستم پس از 1800  ثانیه برای دمای ورودی 550  K نشان می دهد.
شکل 9: توزیع دما در فیلتر برای دمای ورودی 550 کلوین.
تصویر زیر ( شکل 10 ) لایه دوده را در طول راکتور در دمای ورودی 550  K نشان می دهد. خط پایه مربوط به ضخامت لایه دوده اولیه 50  میکرومتر است . در شرایط فعلی، اکسیداسیون کربن برای جلوگیری از رشد لایه دوده کافی نیست. همچنین مشاهده می شود که تجمع لایه دوده در انتهای فیلتر کمی سریعتر است.
شکل 10: ضخامت لایه دوده در 0 تا 1800 ثانیه در فواصل 300 ثانیه برای دمای ورودی 550 کلوین.
در شبیه سازی از فشار خروجی ثابت استفاده شده است. شکل 11 توسعه میانگین فشار ورودی را نشان می دهد. همانطور که در شکل 8 مشاهده شد ، افت فشار اصلی در لایه دوده فشرده رخ می دهد. در نتیجه، فشار ورودی مورد نیاز نیز با گذشت زمان افزایش می یابد.
شکل 11: فشار متوسط ​​ورودی به عنوان تابعی از زمان برای دمای ورودی 550 کلوین.
ارجاع
1. G. Konstantas و AM Stamatelos، “مهندسی به کمک کامپیوتر سیستم های فیلتر دیزل”، نشست مشترک بخش یونانی و ایتالیایی موسسه احتراق ، http://www.mie.uth.gr/labs/ltte/pubs/ Combust_Inst_Corfou_013.pdf .
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_مهندسی_واکنش_شیمیایی/راکتورهای_با_کاتالیست_متخلخل/فیلتر_دیزل
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی  Model  Wizard کلیک کنید .
مدل جادوگر
1
در پنجره Model  Wizard روی  0D کلیک کنید .
2
در درخت Select  Physics ، Chemical  Species  Transport>Reaction  Engineering  (re) را انتخاب کنید .
3
روی افزودن کلیک کنید .
4
 روی مطالعه کلیک کنید .
5
در درخت مطالعه انتخاب  ، مطالعات پیش‌تنظیمی برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > جریان برق ثابت را انتخاب کنید .
6
 روی Done کلیک کنید .
تعاریف جهانی
بارگذاری پارامترهای مدل از یک فایل متنی
پارامترهای 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Global  Definitions روی Parameters  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید .
3
 روی Load  from  File کلیک کنید .
4
به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل diesel_filter_parameters.txt دوبار کلیک کنید .
تعاریف
متغیرهای 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  1  (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید .
متغیر جریان حجمی را در راکتور لوله ای اضافه کنید.
2
در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
اصطلاح
واحد
شرح
v1
v_inlet+ku*re.Vr
m³/s
میدان جریان حجمی در راکتور لوله ای
مهندسی واکنش (دوباره)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  1  (comp1) روی Reaction  Engineering  (re) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مهندسی واکنش  ، بخش Reactor را پیدا کنید .
3
از لیست نوع راکتور  ، Plug flow را انتخاب کنید .
4
بخش تعادل انرژی  را پیدا کنید . در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید .
برای اینکه بتوانید نرخ جریان حجمی را تجویز کنید، فشار را از قانون گاز ایده آل محاسبه کنید.
5
قسمت Mixture  Properties را پیدا کنید . از لیست فشار راکتور  ، قانون گاز ایده آل را انتخاب کنید .
6
برای گسترش بخش Calculate  Transport  Properties کلیک کنید . تیک محاسبه  خواص مخلوط  را انتخاب کنید .
7
بخش Reactor را پیدا کنید . زیربخش توازن جرم  را پیدا کنید . در قسمت متن v ، v1 را تایپ کنید .
واکنش 1
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction  Formula را پیدا کنید .
3
در قسمت متن فرمول ، C(s)+O2=>CO2 را تایپ کنید .
4
روی Apply کلیک کنید .
سرعت واکنش را به منظور در نظر گرفتن تفاوت ضخامت دامنه بین لایه کاتالیزور (0.05 میلی متر ضخامت) و کانال (1.27 میلی متر) تغییر دهید. این با ضرب تمام سرعت های واکنش با ثابت Sa به دست می آید . از طرف دیگر، پارامتر Arrhenius را برای ضریب فرکانس با ضرب مقدار در ثابت Sa ویرایش کنید .
5
قسمت Rate  Constants را پیدا کنید . تیک Use  Arrhenius  expressions را انتخاب کنید .
6
در قسمت متن A f ، 1e13[m/s]*Sa را تایپ کنید .
7
در قسمت متن E f ، 165e3[J/mol] را تایپ کنید .
8
قسمت Reaction  Rate را پیدا کنید . از لیست، User  defined را انتخاب کنید .
9
در قسمت متن r j ، re.kf_1*re.c_O2 را تایپ کنید .
10
زیربخش ترتیب واکنش کلی حجمی را  پیدا کنید . در قسمت Forward text، 1 را تایپ کنید .
در این مدل از عبارات نرخ واکنش تعریف شده توسط کاربر استفاده می شود.
واکنش 2
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction  Formula را پیدا کنید .
3
در قسمت متن فرمول ، C(s)+0.5O2=>CO را تایپ کنید .
4
روی Apply کلیک کنید .
5
قسمت Rate  Constants را پیدا کنید . تیک Use  Arrhenius  expressions را انتخاب کنید .
6
در قسمت متن A f ، 5.5e10[m/s]*Sa را تایپ کنید .
7
در قسمت متن E f ، 150e3[J/mol] را تایپ کنید .
8
قسمت Reaction  Rate را پیدا کنید . در قسمت متن r j ، re.kf_2*re.c_O2 را تایپ کنید .
9
زیربخش ترتیب واکنش کلی حجمی را  پیدا کنید . در قسمت Forward text، 1 را تایپ کنید .
واکنش 3
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction  Formula را پیدا کنید .
3
در قسمت متن فرمول ، C(s)+4CeO2(s)=>2Ce2O3(s)+CO2 را تایپ کنید .
4
روی Apply کلیک کنید .
5
قسمت Rate  Constants را پیدا کنید . تیک Use  Arrhenius  expressions را انتخاب کنید .
6
در قسمت متن A f ، 4.5e11[m/s]*Sa را تایپ کنید .
7
در قسمت متن E f ، 120e3[J/mol] را تایپ کنید .
8
قسمت Reaction  Rate را پیدا کنید . از لیست، User  defined را انتخاب کنید .
9
در قسمت متن r j ، re.kf_3*re.c_CeO2_solid را تایپ کنید .
10
زیربخش ترتیب واکنش کلی حجمی را  پیدا کنید . در قسمت Forward text، 1 را تایپ کنید .
واکنش 4
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction  Formula را پیدا کنید .
3
در قسمت متن فرمول ، C(s)+2CeO2(s)=>Ce2O3(s)+CO را تایپ کنید .
4
روی Apply کلیک کنید .
5
قسمت Rate  Constants را پیدا کنید . تیک Use  Arrhenius  expressions را انتخاب کنید .
6
در قسمت متن A f ، 4e8[m/s]*Sa را تایپ کنید .
7
در قسمت متن E f ، 80e3[J/mol] را تایپ کنید .
8
قسمت Reaction  Rate را پیدا کنید . از لیست، User  defined را انتخاب کنید .
9
در قسمت متن r j ، re.kf_4*re.c_CeO2_solid را تایپ کنید .
10
زیربخش ترتیب واکنش کلی حجمی را  پیدا کنید . در قسمت Forward text، 1 را تایپ کنید .
واکنش 5
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction  Formula را پیدا کنید .
3
در قسمت متن فرمول ، Ce2O3(s)+0.5O2=>2CeO2(s) را تایپ کنید .
4
روی Apply کلیک کنید .
5
قسمت Rate  Constants را پیدا کنید . تیک Use  Arrhenius  expressions را انتخاب کنید .
6
در قسمت متن A f ، 1e12[m^4/(mol*s)]*Sa را تایپ کنید .
7
در قسمت متن E f ، 80e3[J/mol] را تایپ کنید .
8
قسمت Reaction  Rate را پیدا کنید . در قسمت متن r j ، re.kf_5*re.c_O2*re.c_Ce2O3_solid را تایپ کنید .
9
زیربخش ترتیب واکنش کلی حجمی را  پیدا کنید . در قسمت Forward text، 2 را تایپ کنید .
گونه: C(s)
ترکیب کربن در مدل قفل شده است.
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  C(s) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، برای گسترش بخش Constant  Concentration/Activity کلیک کنید .
3
کادر کنترل  تمرکز/فعالیت  ثابت را انتخاب کنید .
توجه داشته باشید که جرم مولی کربن تعیین شده است، زیرا ما گونه ها را با استفاده از فرمول شیمیایی آن نامگذاری کرده ایم.
نیتروژن نیز در گاز به صورت بی اثر وجود دارد.
گونه 1
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Species کلیک کنید .
فشار ثابت در کانال A فرض می شود. N2 به سادگی بی اثر است و در قسمت اول مدل به عنوان حلال عمل نمی کند.
2
در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، قسمت نام را بیابید .
3
در قسمت متن، N2 را تایپ کنید .
مقادیر اولیه 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی مقادیر اولیه  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات مقادیر اولیه  ، قسمت مقادیر اولیه گونه های حجمی را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
گونه ها
سرعت جریان مولی (MOL/S)
ج(ها)
C_inlet*v_inlet
CO
F_CO_ورودی
CO2
ورودی F_CO2
Ce2O3(های)
Ce2O3_inlet*v_inlet
CeO2(های)
CeO2_inlet*v_inlet
N2
F_N2_ورودی
O2
ورودی F_O2
منبع اضافی 1
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Additional  Source کلیک کنید .
همه گونه ها به عنوان یک ساده سازی به سمت یا از طریق فیلتر هدایت می شوند.
2
در پنجره تنظیمات برای منبع اضافی  ، قسمت Additional Rate Expression را پیدا کنید .
3
در جدول گونه های حجمی ، تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
گونه ها
بیان نرخ اضافی (MOL/(M^3*S))
CO
-uf/H*re.c_CO
CO2
-uf/H*re.c_CO2
Ce2O3(های)
-uf/H*re.c_Ce2O3_solid
CeO2(های)
-uf/H*re.c_CeO2_solid
N2
-uf/H*re.c_N2
O2
-uf/H*re.c_O2
مطالعه 1
مرحله 1: جریان دوشاخه ثابت
1
در پنجره Model  Builder ، در بخش مطالعه  1، روی Step  1:  Stationary  Plug  Flow کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جریان برق ثابت  ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید .
3
در قسمت متن Output  volumes 0.149 را تایپ کنید .
استفاده از 0.149 از توصیف منطقه راکد نزدیک به بن بست راکتور لوله ای جلوگیری می کند.
برای مطالعه مدل در دو دمای مختلف، از یک جارو پارامتریک برای تغییر T0 استفاده کنید .
جاروی پارامتریک
1
در نوار ابزار مطالعه ، روی  پارامتر  Sweep کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جابجایی پارامتری  ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید .
3
 روی افزودن کلیک کنید .
4
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام پارامتر
لیست مقادیر پارامتر
واحد پارامتر
T0 (دمای اولیه)
653 703
ک
5
در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
مدل جریان پلاگین غلظت
برای تولید نمودارهای نشان داده شده در شکل 4 ، شکل 5 ، و شکل 6 این مراحل را دنبال کنید.
1
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، Concentrations plug flow model را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
2
برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان  ، هیچکدام را انتخاب کنید .
3
قسمت Plot  Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور x  ، L (m) را تایپ کنید .
جهانی 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره مدل Concentrations  plug  flow  را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از لیست مجموعه داده ، مطالعه  1/  راه حل های پارامتریک  1  (sol2) را انتخاب کنید .
4
قسمت x-Axis  Data را پیدا کنید . از فهرست داده منبع Axis  ، حجم را انتخاب کنید .
5
قسمت y-Axis  Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
اصطلاح
واحد
شرح
re.c_O2
mol/m^3
تمرکز
re.c_CO2
mol/m^3
تمرکز
re.c_CO
mol/m^3
تمرکز
re.c_CeO2_solid
mol/m^3
تمرکز
re.c_Ce2O3_solid
mol/m^3
تمرکز
6
برای انتخاب ردیف شماره 5 در جدول کلیک کنید.
7
 روی Delete کلیک کنید .
8
 روی Delete کلیک کنید .
9
برای گسترش بخش Coloring  and  Style کلیک کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید .
10
برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید .
11
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
افسانه ها
O<sub>2</sub>
CO<sub>2</sub>
CO
CeO<sub>2</sub>
Ce<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
12
قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب پارامتر  (T0) ، First را انتخاب کنید .
13
در نوار ابزار مدل Plug flow Concentrations ، روی  Plot کلیک کنید .
14
از لیست انتخاب پارامتر  (T0) ، گزینه Last را انتخاب کنید .
15
در نوار ابزار مدل Plug flow Concentrations ، روی  Plot کلیک کنید .
مقایسه نرخ مدل جریان پلاگین
1
در پنجره Model  Builder ، روی Concentrations  plug  flow  model کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، مدل جریان پلاگین مقایسه نرخ را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Plot  Settings را پیدا کنید .
4
کادر بررسی برچسب محور y  را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Rate ratio krahasim (-) را تایپ کنید .
جهانی 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره مدل جریان پلاگین مقایسه نرخ  را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب پارامتر  (T0) ، First را انتخاب کنید .
4
روی Replace  Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis  Data کلیک کنید . از منو، Component  1  (comp1)>Reaction  Engineering>re.r_1  –  Reaction  rate  –  mol/(m³·s) را انتخاب کنید .
5
قسمت y-Axis  Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
اصطلاح
واحد
شرح
re.r_1/re.r_3
1
re.r_2/re.r_4
1
6
قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
افسانه ها
r_1/r_3 در 653 K
r_2/r_4 در 653 K
جهانی 2
1
روی Results>Rate  Comparative  Plug  flow  model>Global  1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
از ویژگی Generate Space-Dependent Model برای تولید یک مدل دو بعدی استفاده کنید که توازن جرم، انرژی و تکانه را در سیستم حل می کند.
2
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب پارامتر  (T0) ، گزینه Last را انتخاب کنید .
4
قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
افسانه ها
r_1/r_3 در 703 K
r_2/r_4 در 703 K
5
در نوار ابزار مدل جریان پلاگین مقایسه نرخ ، روی  Plot کلیک کنید .
مهندسی واکنش (دوباره)
مدل 1 وابسته به فضا را ایجاد کنید
1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Generate  Space-Dependent  Model کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Generate  Space-Dependent  Model ، قسمت Component  Settings را پیدا کنید .
3
از لیست Component  to  use ، 2D:  New را انتخاب کنید .
4
قسمت Physics  Interfaces را پیدا کنید . زیربخش انتقال حرارت  را پیدا کنید . از لیست، انتقال حرارت در مایعات: جدید را انتخاب کنید .
5
زیربخش جریان سیال را  پیدا کنید . از لیست، جریان رسانه آزاد و متخلخل : جدید را انتخاب کنید .
6
بخش Space-Dependent  Model  Generation را پیدا کنید . روی Create/Refresh کلیک کنید .
جزء 2 (COMP2)
همچنین ویژگی های جفت multiphysics را اضافه کنید. اینها تضمین می کنند که رابط های جفت شده به شیوه ای سازگار تنظیم شده اند.
چند فیزیک
در پنجره Model  Builder ، گره Component  2  (comp2) را گسترش دهید ، سپس روی Multiphysics کلیک کنید .
جریان غیر گرمایی 1 (nitf1)
در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics  Couplings کلیک کنید و Domain>Nonisothermal  Flow را انتخاب کنید .
جریان واکنش، گونه رقیق شده 1 (rfd1)
در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics  Couplings کلیک کنید و Domain>Reacting  Flow،  Diluted  Species را انتخاب کنید .
هندسه مورد استفاده دارای نسبت تصویر بالایی است. طول هندسه حدود 50 برابر ارتفاع است. در این حالت استفاده از مقیاس خودکار نمای، تنظیم مدل را آسان‌تر می‌کند. این به این دلیل است که کل هندسه در پنجره گرافیک نصب شده است .
تعاریف (COMP2)
در پنجره Model  Builder ، گره Component  2  (comp2)>Definitions را گسترش دهید .
محور
1
در پنجره Model  Builder ، گره Component  2  (comp2)>Definitions>View  1 را گسترش دهید ، سپس روی Axis کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Axis ، بخش Axis را پیدا کنید .
3
از فهرست نمایش  مقیاس ، خودکار را انتخاب کنید .
هندسه 1 (2 بعدی)
همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، با کشیدن کانال خروجی، B، شروع کنید .
مستطیل 1 (r1)
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size  and  Shape را پیدا کنید .
3
در قسمت متن Width ، L+1[cm] را تایپ کنید .
4
در قسمت متن ارتفاع ، H را تایپ کنید .
در مرحله بعد لایه دوده و دیواره فیلتر را به صورت زیر بکشید.
مستطیل 2 (r2)
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size  and  Shape را پیدا کنید .
3
در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید .
4
در قسمت متن ارتفاع ، Hf+dHs را تایپ کنید .
5
قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، H را تایپ کنید .
6
برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام لایه
ضخامت (متر)
لایه 1
هف
7
 روی Build  Selected کلیک کنید .
مستطیل 3 (r3)
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size  and  Shape را پیدا کنید .
3
در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید .
4
در قسمت متن ارتفاع ، 0.5*dHs را تایپ کنید .
5
قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، H+Hf+dHs را تایپ کنید .
6
 روی Build  Selected کلیک کنید .
در نهایت مستطیل 1 را مطابق شکل زیر حرکت دهید تا کانال ورودی ایجاد شود.
حرکت 1 (mov1)
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کرده و Move را انتخاب کنید .
2
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
3
فقط شی r1 را انتخاب کنید.
4
در پنجره تنظیمات برای انتقال ، قسمت ورودی را پیدا کنید .
5
چک باکس Keep  input  objects را انتخاب کنید .
6
قسمت Displacement را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -1[cm] را تایپ کنید .
7
در قسمت متن y ، H+Hf+1.5*dHs را تایپ کنید .
فرم اتحادیه (فین)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Form  Union  (fin) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات Form  Union/Assembly ، روی  Build  Selected کلیک کنید .
3
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
هندسه را انتخاب کنید
ورودی
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح  ، ورودی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Entities  to  Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی  ، Boundary را انتخاب کنید .
4
در باله شی ، فقط مرز 1 را انتخاب کنید.
پریز
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح  ، Outlet را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Entities  to  Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی  ، Boundary را انتخاب کنید .
4
در باله شی ، فقط مرز 18 را انتخاب کنید.
کانال A
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح  ، کانال A را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
3
در باله شی ، فقط دامنه‌های 1 و 5 را انتخاب کنید.
لایه دوده
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح  ، لایه دوده را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
در باله شی ، فقط دامنه 4 را انتخاب کنید.
دیوار فیلتر
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح  ، Filter wall را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
3
در باله شی ، فقط دامنه 3 را انتخاب کنید.
دیواره دوده و فیلتر
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Union  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب اتحادیه  ، بخش Input Entities را پیدا کنید .
3
 روی افزودن کلیک کنید .
4
در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، لایه دوده  و دیوار فیلتر را انتخاب کنید .
5
روی OK کلیک کنید .
6
در پنجره تنظیمات برای انتخاب اتحادیه  ، دوده و دیوار را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
کانال B
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit  Selection را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح  ، کانال B را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
3
در باله شی ، فقط دامنه 2 را انتخاب کنید.
تعاریف جهانی
مواد 1 (mat1)
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Global  Definitions ، روی Materials راست کلیک کرده و Blank  Material را انتخاب کنید .
مواد 2 (mat2)
روی Materials کلیک راست کرده و Blank  Material را انتخاب کنید .
مواد
مواد متخلخل 1 (pmat1)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2) روی Materials راست کلیک کرده و More  Materials>Porous  Material را انتخاب کنید .
2
فقط دامنه 4 را انتخاب کنید.
مایع 1 (pmat1.fluid1)
1
روی Porous  Material  1  (pmat1) کلیک راست کرده و Fluid را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Fluid ، قسمت Fluid  Properties را پیدا کنید .
3
از لیست Material ، Locally  defined را انتخاب کنید .
جامد 1 (pmat1.solid1)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Porous  Material  1  (pmat1) کلیک راست کرده و Solid را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Solid ، بخش Solid  Properties را پیدا کنید .
3
در قسمت متن θ s ، 1-poro را تایپ کنید .
مواد متخلخل 2 (pmat2)
1
روی Porous  Material  1  (pmat1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
2
فقط دامنه 3 را انتخاب کنید.
جامد 1 (pmat2.solid1)
1
در پنجره Model  Builder ، گره Porous  Material  2  (pmat2) را گسترش دهید ، سپس روی Solid  1  (pmat2.solid1) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Solid ، بخش Solid  Properties را پیدا کنید .
3
از لیست Material ، Material  2  (mat2) را انتخاب کنید .
بیشتر تعاریف سینتیک واکنش در رابط مهندسی واکنش تنظیم شده است ، اما برخی تغییرات باید مستقیماً در رابط شیمی انجام شود .
شیمی 1 (شیمی)
سینتیک واکنش را تنظیم کنید.
1: C(s)+O2=>CO2
1
در پنجره Model  Builder ، گره Component  2  (comp2)> Chemistry  1  (chem) را گسترش دهید ، سپس روی 1 کلیک کنید:  C(s)+O2=>CO2 .
2
در پنجره Settings for Reaction ، بخش Rate  Constants را پیدا کنید .
3
در قسمت متن A f ، 1e13 را تایپ کنید .
4
قسمت Reaction  Thermodynamic  Properties را پیدا کنید . از لیست آنتالپی  واکنش  ، User defined را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن H ، -3.96e5[J/mol] را تایپ کنید .
پارامترهای لازم برای محاسبه خواص انتقال مخلوط را تنظیم کنید. همچنین، منبع اضافی باید در اینجا غیرفعال شود، زیرا فیلتر اکنون در هندسه مدل گنجانده شده است.
گونه: O2
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  O2 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه‌ها ، برای گسترش بخش منبع اضافی  کلیک کنید .
3
کادر بررسی منبع اضافی را  پاک کنید .
4
برای گسترش بخش Transport  Expressions کلیک کنید . در قسمت متن σ ، 3.467[angstrom] را تایپ کنید .
5
در قسمت متن ε / k b ، 106.7[K] را تایپ کنید .
گونه: CO2
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  CO2 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه‌ها ، بخش منبع اضافی  را پیدا کنید .
3
کادر بررسی منبع اضافی را  پاک کنید .
4
قسمت Transport  Expressions را پیدا کنید . در قسمت متن σ ، 3.941[angstrom] را تایپ کنید .
5
در قسمت متن ε / k b ، 195.2[K] را تایپ کنید .
2: C(s)+0.5O2=>CO
1
در پنجره Model  Builder ، روی 2 کلیک کنید:  C(s)+0.5O2=>CO .
2
در پنجره Settings for Reaction ، بخش Rate  Constants را پیدا کنید .
3
در قسمت متن A f ، 5.5e10 را تایپ کنید .
4
قسمت Reaction  Thermodynamic  Properties را پیدا کنید . از لیست آنتالپی  واکنش  ، User defined را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن H ، -1.1e5[J/mol] را تایپ کنید .
گونه: CO
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  CO کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه‌ها ، بخش منبع اضافی  را پیدا کنید .
3
کادر بررسی منبع اضافی را  پاک کنید .
4
قسمت Transport  Expressions را پیدا کنید . در قسمت متن σ ، 3.69[angstrom] را تایپ کنید .
5
در قسمت متن ε / k b ، 91.7[K] را تایپ کنید .
3: C(s)+4CeO2(s)=>2Ce2O3(s)+CO2
1
در پنجره Model  Builder ، روی 3 کلیک کنید:  C(s)+4CeO2(s)=>2Ce2O3(s)+CO2 .
2
در پنجره Settings for Reaction ، بخش Rate  Constants را پیدا کنید .
3
در قسمت متن A f ، 4.5e11 را تایپ کنید .
4
قسمت Reaction  Thermodynamic  Properties را پیدا کنید . از لیست آنتالپی  واکنش  ، User defined را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن H ، 6.72e4[J/mol] را تایپ کنید .
غلظت افزودنی‌های سریم در مدل وابسته به فضا ثابت فرض می‌شود.
گونه: CeO2(ها)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  CeO2(s) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، برای گسترش بخش Constant  Concentration/Activity کلیک کنید .
3
کادر کنترل  تمرکز/فعالیت  ثابت را انتخاب کنید .
گونه: Ce2O3(ها)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  Ce2O3(s) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش Constant  Concentration/Activity را پیدا کنید .
3
کادر کنترل  تمرکز/فعالیت  ثابت را انتخاب کنید .
4: C(s)+2CeO2(s)=>Ce2O3(s)+CO
1
در پنجره Model  Builder ، روی 4 کلیک کنید:  C(s)+2CeO2(s)=>Ce2O3(s)+CO .
2
در پنجره Settings for Reaction ، بخش Rate  Constants را پیدا کنید .
3
در قسمت متن A f ، 4e8 را تایپ کنید .
4
قسمت Reaction  Thermodynamic  Properties را پیدا کنید . از لیست آنتالپی  واکنش  ، User defined را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن H ، 1.21e5[J/mol] را تایپ کنید .
5: Ce2O3(s)+0.5O2=>2CeO2(s)
1
در پنجره Model  Builder ، روی 5 کلیک کنید:  Ce2O3(s)+0.5O2=>2CeO2(s) .
2
در پنجره Settings for Reaction ، بخش Rate  Constants را پیدا کنید .
3
در قسمت متن A f ، 1e12 را تایپ کنید .
4
قسمت Reaction  Thermodynamic  Properties را پیدا کنید . از لیست آنتالپی  واکنش  ، User defined را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن H ، -2.24e5[J/mol] را تایپ کنید .
نیتروژن را به عنوان حلال انتخاب کنید. هنگامی که یک گونه به عنوان حلال انتخاب شد، خواص فیزیکی مخلوط از حلال تعریف می شود. این به ویژه با رابط حمل و نقل در گونه های رقیق سازگار است.
علاوه بر این، خواص ترمودینامیکی حلال را اضافه کنید.
گونه: N2
1
در پنجره Model  Builder ، روی Species:  N2 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش Type را پیدا کنید .
3
از لیست، حلال را انتخاب کنید .
4
قسمت Transport  Expressions را پیدا کنید . در قسمت متن σ ، 3.798[angstrom] را تایپ کنید .
5
در قسمت متن ε / k b ، 71.4[K] را تایپ کنید .
6
برای باز کردن قسمت Thermodynamic  Expressions کلیک کنید . در قسمت متن T mid ، 3000[K] را تایپ کنید .
7
در قسمت متن T hi ، 3000[K] را تایپ کنید .
8
در قسمت متنی low,1 ، 3.298677 را تایپ کنید .
9
در قسمت متنی low,2 ، 0.14082404e-2 را تایپ کنید .
10
در قسمت متنی low,3 ، -0.03963222e-4 را تایپ کنید .
11
در قسمت متنی low,4 ، 0.05641515e-7 را تایپ کنید .
12
در قسمت متنی low,5 ، -0.02444854e-10 را تایپ کنید .
13
در قسمت متنی low,6 ، -0.10208999e4 را تایپ کنید .
14
در قسمت متنی low,7 ، 3.950372 را تایپ کنید .
به سراغ بقیه اینترفیس ها بروید.
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2) روی Transport  of  Diluted  Species  (tds) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای حمل و نقل  گونه های رقیق  ،  بخش مکانیسم های حمل و نقل را پیدا کنید .
3
کادر انتقال جرم  در رسانه متخلخل را انتخاب کنید .
گونه هایی را که در انتقال جرم دخالت ندارند حذف کنید: گونه های فاز جامد و حلال.
4
برای گسترش بخش Dependent  Variables کلیک کنید . در قسمت متنی Number  of  species ، 3 را تایپ کنید .
5
در جدول غلظت ، تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
co2
cCO2
cCO
در آخر، غلظت گونه های حل نشده را تنظیم کنید.
شیمی 1 (شیمی)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2) روی Chemistry  1  (chem) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای شیمی ، بخش تطبیق گونه ها  را پیدا کنید .
3
زیربخش Bulk  species را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
گونه ها
تایپ کنید
غلظت مولی
مقدار (MOL/M^3)
CO
متغیر
cCO
حل شده برای
CO2
متغیر
cCO2
حل شده برای
N2
حلال
تعریف شده توسط کاربر
F_N2_inlet/v_inlet
O2
متغیر
co2
حل شده برای
4
زیربخش گونه جامد  را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
گونه ها
نوع غلظت گونه
غلظت مولی (MOL/M^3)
ج(ها)
ثابت
C_inlet
Ce2O3(های)
ثابت
Ce2O3_inlet
CeO2(های)
ثابت
CeO2_inlet
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
ویژگی های حمل و نقل 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره Component  2  (comp2)>Transport  of  Diluted  Species  (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Transport  Properties  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای ویژگی های حمل و نقل  ، بخش Diffusion را پیدا کنید .
3
از فهرست منبع ، Chemistry را انتخاب کنید .
4
از لیست D co2 ، ضریب انتشار  ، O2 در N2 (حلال) (شیمی) را انتخاب کنید .
5
از لیست D cCO2 ، ضریب انتشار  ، CO2 در N2 (حلال) (شیمی) را انتخاب کنید .
6
از لیست D cCO ، ضریب انتشار  ، CO در N2 (حلال) (شیمی) را انتخاب کنید .
مقادیر اولیه 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی مقادیر اولیه  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه  ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید .
3
در قسمت متنی cO 2 عدد 0 را تایپ کنید .
4
در قسمت متنی cCO 2 ، 0 را تایپ کنید .
5
در قسمت متن cCO عدد 0 را تایپ کنید .
واکنش ها فقط باید در لایه دوده انجام شود.
واکنش ها 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Reactions  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای واکنش‌ها ، قسمت انتخاب دامنه  را پیدا کنید .
3
از لیست Selection ، لایه دوده  را انتخاب کنید .
4
قسمت Reaction  Rates را پیدا کنید . از لیست R co2 ، نرخ واکنش  برای گونه O2 (شیمی) را انتخاب کنید .
5
از لیست R cCO ، نرخ واکنش  برای گونه CO (شیمی) را انتخاب کنید .
6
برای گسترش بخش Reacting  Volume کلیک کنید . از لیست، حجم منافذ  را انتخاب کنید .
جریان 1
غلظت ها را در مرز ورودی به همان غلظت اولیه تنظیم کنید.
1
در پنجره Model  Builder ، روی Inflow  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جریان ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید .
4
بخش تمرکز را پیدا کنید . در قسمت متنی c 0,cO2 ، F_O2_inlet/v_inlet را تایپ کنید .
5
در قسمت متنی c 0,cCO2 ، F_CO2_inlet/v_inlet را تایپ کنید .
6
در قسمت متنی c 0,cCO ، F_CO_inlet/v_inlet را تایپ کنید .
خروجی 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Outflow  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات خروجی ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید .
متخلخل متوسط ​​1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous  Medium را انتخاب کنید .
2
فقط دامنه های 3 و 4 را انتخاب کنید.
مایع 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Fluid  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Fluid ، بخش Diffusion را پیدا کنید .
3
از فهرست منبع ، Chemistry را انتخاب کنید .
4
از لیست D co2 ، ضریب انتشار  ، O2 در N2 (حلال) (شیمی) را انتخاب کنید .
5
از لیست D cCO2 ، ضریب انتشار  ، CO2 در N2 (حلال) (شیمی) را انتخاب کنید .
6
از لیست D cCO ، ضریب انتشار  ، CO در N2 (حلال) (شیمی) را انتخاب کنید .
7
از لیست مدل نفوذ موثر  ، بدون اصلاح را انتخاب کنید .
با رابط Heat Transfer in Fluids ادامه دهید . توجه داشته باشید که چندین ویژگی از رابط Chemistry در دسترس است .
انتقال حرارت در سیالات 1 (HT)
مقادیر اولیه 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2)>Heat  Transfer  in  Fluids  1  (ht) روی مقادیر اولیه  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه  ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید .
3
در قسمت متن T ، Tin را تایپ کنید .
منبع حرارت 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی منبع حرارت  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای منبع گرما  ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید .
3
از لیست Selection ، لایه دوده  را انتخاب کنید .
دما 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Temperature  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات دما ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید .
4
بخش دما را پیدا کنید . در قسمت متن T 0 ، Tin را تایپ کنید .
خروجی 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Outflow  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات خروجی ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید .
متخلخل متوسط ​​1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous  Medium را انتخاب کنید .
2
فقط دامنه های 3 و 4 را انتخاب کنید.
مایع 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Fluid  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای سیال ، بخش رسانایی گرما  ،  سیال را پیدا کنید .
3
از لیست kf ، هدایت حرارتی (شیمی) را انتخاب کنید .
4
قسمت Thermodynamics,  Fluid را پیدا کنید . از لیست ρ f ، تراکم  (شیمی) را انتخاب کنید .
5
از لیست C p ,f ، ظرفیت گرمایی  در فشار ثابت (شیمی) را انتخاب کنید .
6
از لیست γ ، User  defined را انتخاب کنید .
تعاریف جهانی
مواد 1 (mat1)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Global  Definitions>Materials روی Material  1  (mat1) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material  Contents را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
ویژگی
متغیر
ارزش
واحد
گروه اموال
رسانایی گرمایی
k_iso ; kii = k_iso، kij = 0
k_s
W/(m·K)
پایه ای
تراکم
rho
rho_s
کیلوگرم بر متر مکعب
پایه ای
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت
Cp
Cp_s
J/(kg·K)
پایه ای
مواد 2 (mat2)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Material  2  (mat2) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material  Contents را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
ویژگی
متغیر
ارزش
واحد
گروه اموال
رسانایی گرمایی
k_iso ; kii = k_iso، kij = 0
k_m
W/(m·K)
پایه ای
تراکم
rho
rho_m
کیلوگرم بر متر مکعب
پایه ای
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت
Cp
Cp_m
J/(kg·K)
پایه ای
جریان رسانه آزاد و متخلخل 1 (FP)
ورودی 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره Component  2  (comp2)>Free  and  Porous  Media  Flow  1  (fp) را گسترش دهید ، سپس بر روی Inlet  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای ورودی ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید .
4
قسمت Boundary  Condition را پیدا کنید . از لیست، جریان کاملاً  توسعه یافته  را انتخاب کنید .
5
قسمت Fully  Developed  Flow را پیدا کنید . در قسمت متن U av ، 2.5[m/s] را تایپ کنید .
خروجی 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Outlet  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Outlet ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید .
4
بخش شرایط فشار  را پیدا کنید . چک باکس Normal flow را انتخاب کنید .
متخلخل متوسط ​​1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous  Medium را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای محیط متخلخل  ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید .
3
از لیست Selection ، لایه دوده  را انتخاب کنید .
مایع 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Fluid  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Fluid ، قسمت Fluid  Properties را پیدا کنید .
3
از لیست μ ، ویسکوزیته دینامیکی  (شیمی) را انتخاب کنید .
متخلخل 2
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2)>Free  and  Porous  Media  Flow  1  (fp) روی Porous  Medium  1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای محیط متخلخل  ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، دیوار فیلتر  را انتخاب کنید .
مواد
مواد متخلخل 1 (pmat1)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2)>Materials روی Porous  Material  1  (pmat1) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مواد متخلخل  ، بخش خصوصیات همگن را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
ویژگی
متغیر
ارزش
واحد
گروه اموال
نفوذپذیری
kappa_big ; kappaii = kappa_iso، kappaij = 0
kappa_s
متر مربع
پایه ای
مواد متخلخل 2 (pmat2)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Porous  Material  2  (pmat2) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مواد متخلخل  ، بخش خصوصیات همگن را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
ویژگی
متغیر
ارزش
واحد
گروه اموال
نفوذپذیری
kappa_big ; kappaii = kappa_iso، kappaij = 0
kappa_m
متر مربع
پایه ای
لایه دوده در اندازه تغییر می کند و مدل با استفاده از ویژگی Moving Mesh این را در نظر می گیرد . بالای لایه دوده (مرز 11) برای حرکت مطابق با تجمع دوده تجویز می شود و دامنه های مجاور مجاز به تغییر شکل هستند.
جزء 2 (COMP2)
تغییر شکل دامنه 1
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Moving  Mesh کلیک کنید و Domains>Deforming  Domain را انتخاب کنید .
2
فقط دامنه های 4 و 5 را انتخاب کنید.
سرعت مش معمولی تجویز شده 1
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Moving  Mesh کلیک کنید و Boundaries> Prescribed  Normal  Mesh  Velocity را انتخاب کنید .
2
فقط مرز 11 را انتخاب کنید.
ایجاد لایه دوده با انتقال ذرات کربن به لایه و همچنین مصرف ذرات دوده در داخل لایه کنترل می شود.
3
در پنجره تنظیمات برای سرعت مش معمولی تجویز شده  ، بخش سرعت مش معمولی تجویز شده را پیدا کنید .
4
در قسمت متن v n ، (-paco*(u*fp.nx+v*fp.ny)-Mc*((yY)+dHsoot)*(comp2.chem.r_1+comp2.chem.r_2+comp2 را تایپ کنید .chem.r_3+ comp2.chem.r_4))/rho_s .
جابجایی مش معمولی تجویز شده 1
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Moving  Mesh کلیک کنید و Boundaries> Prescribed  Normal  Mesh  Displacement را انتخاب کنید .
2
فقط مرزهای 8، 10، 15 و 16 را انتخاب کنید.
3
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
مرحله بعدی ساخت یک توری مناسب است. با توجه به ساختار منظم هندسه، یک شبکه نگاشت شده هم فیزیک را به تصویر می کشد و هم تعداد عناصر را به حداقل می رساند.
مش 1
نقشه برداری 1
1
در نوار ابزار Mesh ، روی  Mapped کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Mapped ، بخش انتخاب دامنه  را پیدا کنید .
3
از لیست سطح نهاد هندسی  ، دامنه را انتخاب کنید .
4
فقط دامنه های 1 و 3-5 را انتخاب کنید.
5
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
توزیع 1
1
روی Mapped  1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
فقط مرزهای 1 و 17 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید .
4
از لیست نوع توزیع  ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید .
5
در قسمت متنی Number  of  Elements عدد 25 را تایپ کنید .
6
در قسمت متن نسبت عنصر ،  3 را تایپ کنید .
7
چک باکس توزیع متقارن  را انتخاب کنید .
توزیع 2
1
در پنجره Model  Builder ، روی Mapped  1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
فقط مرز 2 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید .
4
از لیست نوع توزیع  ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید .
5
در فیلد متنی Number  of  element ، 10 را تایپ کنید .
6
در قسمت متن نسبت عنصر ،  3 را تایپ کنید .
توزیع 3
1
روی Mapped  1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
فقط مرزهای 7، 9، 11 و 12 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید .
4
از لیست نوع توزیع  ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید .
5
در قسمت متنی Number  of  Elements عدد 90 را تایپ کنید .
6
در قسمت متن نسبت عنصر ،  10 را تایپ کنید .
7
چک باکس توزیع متقارن  را انتخاب کنید .
توزیع 4
1
روی Mapped  1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، قسمت انتخاب مرز  را پیدا کنید .
4
 روی Paste  Selection کلیک کنید .
5
در کادر محاوره ای Paste  Selection ، 8، 10، 15، 16 را در قسمت متن Selection تایپ کنید .
6
روی OK کلیک کنید .
توزیع 5
1
روی Mapped  1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
فقط مرزهای 6 و 13 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید .
4
در قسمت متنی Number  of  Elements عدد 15 را تایپ کنید .
5
 روی Build  Selected کلیک کنید .
نقشه برداری 2
در نوار ابزار Mesh ، روی  Mapped کلیک کنید .
توزیع 1
1
روی Mapped  2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
فقط مرزهای 4 و 18 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید .
4
از لیست نوع توزیع  ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید .
5
در قسمت متنی Number  of  Elements عدد 25 را تایپ کنید .
6
در قسمت متن نسبت عنصر ،  3 را تایپ کنید .
توزیع 2
1
در پنجره Model  Builder ، روی Mapped  2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید .
2
فقط مرز 14 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید .
4
از لیست نوع توزیع  ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید .
5
در فیلد متنی Number  of  element ، 10 را تایپ کنید .
6
در قسمت متن نسبت عنصر ،  3 را تایپ کنید .
7
 روی ساخت  همه کلیک کنید .
8
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
مرز داخلی را درست بالای لایه دوده پنهان کنید. این در مدل نگهداری شد تا تولید مش را ساده کند.
تعاریف (COMP2)
پنهان کردن برای فیزیک 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی View  1 کلیک راست کرده و Hide  for  Physics را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای پنهان کردن  فیزیک  ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی  را پیدا کنید .
3
از لیست سطح نهاد هندسی  ، Boundary را انتخاب کنید .
4
فقط مرز 12 را انتخاب کنید.
در مدلی که توسط یک سیستم معادلات به شدت جفت شده توصیف شده است، اغلب تمرین خوبی است که مسئله را به صورت متوالی حل کنیم تا از مسائل همگرایی اجتناب کنیم. با حل جریان ثابت شروع کنید. پس از آن، سیستم وابسته به زمان کامل را با ماهیت پویای لایه دوده که توسط ویژگی Moving Mesh اداره می شود، حل کنید .
مطالعه 2
مرحله 1: ثابت
1
در پنجره Model  Builder ، گره Study  2 را گسترش دهید ، سپس روی Step  1:  Stationary کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics  and  Variables  Selection را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
رابط فیزیک
حل کنید برای
فرم معادله
مهندسی واکنش (دوباره)
خودکار (وابسته به زمان)
شیمی 1 (شیمی)
اتوماتیک (ایستا)
حمل و نقل گونه های رقیق شده (tds)
اتوماتیک (ایستا)
انتقال حرارت در سیالات 1 (ht)
اتوماتیک (ایستا)
جریان رسانه آزاد و متخلخل 1 (fp)
√
اتوماتیک (ایستا)
مش متحرک (جزء 2)
خودکار
وابسته به زمان
1
در نوار ابزار مطالعه ، روی  Study  Steps کلیک کنید و Time  Dependent> Time  Dependent را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات مربوط به زمان  وابسته ، قسمت Physics  and  Variables  Selection را پیدا کنید .
3
در جدول، کادر حل  برای Reaction  Engineering  (re) را پاک کنید .
4
بخش تنظیمات مطالعه  را پیدا کنید . در قسمت متن زمان خروجی ، محدوده (0,300,1800) را تایپ کنید .
مقادیر مقیاس متناسب را برای متغیرهای وابسته 2 تنظیم کنید .
راه حل 5 (sol5)
1
در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show  Default  Solver کلیک کنید .
2
در پنجره Model  Builder ، گره Solution  5  (sol5) را گسترش دهید .
3
در پنجره Model  Builder ، گره Study  2> Solver  Configurations> Solution  5  (sol5)> Dependent  Variables  2 را گسترش دهید ، سپس روی Concentration  (comp2.cCO) کلیک کنید .
4
در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید .
5
از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید .
6
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Study  2>Solver  Configurations>Solution  5  (sol5)>Dependent  Variables  2 روی Concentration  (comp2.cCO2) کلیک کنید .
7
در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید .
8
از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید .
9
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Study  2>Solver  Configurations>Solution  5  (sol5)>Dependent  Variables  2 روی Concentration  (comp2.cO2) کلیک کنید .
10
در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید .
11
از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید .
12
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Study  2>Solver  Configurations>Solution  5  (sol5)>Dependent  Variables  2 روی Temperature  (comp2.T) کلیک کنید .
13
در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید .
14
از لیست روش ، مقدار اولیه  مبتنی بر را انتخاب کنید .
برای جلوگیری از ناپیوستگی در ورودی برای مطالعه وابسته به زمان ، یک تابع پله اضافه کنید تا به تدریج غلظت ورودی افزایش یابد .
تعاریف (COMP2)
مرحله 1 (مرحله 1)
1
در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Step را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مرحله ، قسمت پارامترها را پیدا کنید .
3
در قسمت متن مکان ، 0.5 را تایپ کنید .
4
برای گسترش بخش Smoothing کلیک کنید . در قسمت متن Size  of  transition  zone ، 1 را تایپ کنید .
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
جریان 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  2  (comp2)>Transport  of  Diluted  Species  (tds) روی Inflow  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Inflow ، بخش Concentration را پیدا کنید .
3
در قسمت متنی c 0,cO2 ، F_O2_inlet/v_inlet*step1(t[1/s]) را تایپ کنید .
4
در قسمت نوشتاری c 0,cCO2 ، F_CO2_inlet/v_inlet*step1(t[1/s]) را تایپ کنید .
5
در قسمت متنی c 0,cCO ، F_CO_inlet/v_inlet*step1(t[1/s]) را تایپ کنید .
مطالعه 2
در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
ساده 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره Results>Concentration,  O2  (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Streamline  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline  Positioning را پیدا کنید .
3
از لیست موقعیت یابی ، روی  مرزهای انتخاب شده  را انتخاب کنید .
4
در قسمت متن شماره ، 15 را تایپ کنید .
5
قسمت Selection را پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن  انتخاب کلیک کنید .
6
فقط مرز 1 را انتخاب کنید.
7
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . زیربخش Point  style را پیدا کنید . از لیست طول پیکان  ، Normalized را انتخاب کنید .
8
چک باکس Scale  factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 6e-4 را تایپ کنید .
9
در نوار ابزار Concentration, O2 (tds) ، روی  Plot کلیک کنید .
ساده 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره Results>Concentration,  CO2  (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Streamline  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline  Positioning را پیدا کنید .
3
از لیست موقعیت یابی ، روی  مرزهای انتخاب شده  را انتخاب کنید .
4
در قسمت متن شماره ، 15 را تایپ کنید .
5
قسمت Selection را پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن  انتخاب کلیک کنید .
6
فقط مرز 1 را انتخاب کنید.
7
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . زیربخش Point  style را پیدا کنید . از لیست طول پیکان  ، Normalized را انتخاب کنید .
8
چک باکس Scale  factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1.4e-3 را تایپ کنید .
9
در نوار ابزار Concentration, CO2 (tds) ، روی  Plot کلیک کنید .
ساده 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره Results>Concentration,  CO  (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Streamline  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline  Positioning را پیدا کنید .
3
از لیست موقعیت یابی ، روی  مرزهای انتخاب شده  را انتخاب کنید .
4
در قسمت متن شماره ، 15 را تایپ کنید .
5
قسمت Selection را پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن  انتخاب کلیک کنید .
6
فقط مرز 18 را انتخاب کنید.
7
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . زیربخش Point  style را پیدا کنید . از لیست طول پیکان  ، Normalized را انتخاب کنید .
8
چک باکس Scale  factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.13 را تایپ کنید .
9
در نوار ابزار Concentration, CO (tds) ، روی  Plot کلیک کنید .
برای تولید نمودارهای نشان داده شده در شکل 7-11 این مراحل را دنبال کنید.
سطح
1
در پنجره Model  Builder ، گره Results>Velocity  (fp1) را گسترش دهید ، سپس روی Surface کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring  and  Style را پیدا کنید .
3
 روی تغییر  جدول رنگ  کلیک کنید .
4
در کادر محاوره ای Color  Table ، Aurora>Twilight را در درخت انتخاب کنید.
5
روی OK کلیک کنید .
6
در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring  and  Style را پیدا کنید .
7
از لیست تبدیل جدول رنگ  ، Reverse را انتخاب کنید .
8
در نوار ابزار Velocity (fp1) ، روی  Plot کلیک کنید .
ساده 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Velocity  (fp1) کلیک راست کرده و Streamline را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Streamline ، روی Replace  Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، مؤلفه  2  (comp2)>  جریان رسانه آزاد و  متخلخل  1> سرعت و فشار> u,v – فیلد سرعت ( قاب فضایی) را انتخاب کنید .
3
فقط مرز 1 را انتخاب کنید.
4
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . زیربخش Point  style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید .
5
از لیست نوع ، پیکان را انتخاب کنید .
6
چک باکس Scale  factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.002 را تایپ کنید .
7
در نوار ابزار Velocity (fp1) ، روی  Plot کلیک کنید .
8
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
کانتور
1
در پنجره Model  Builder ، گره Pressure  (fp1) را گسترش دهید .
2
روی Contour کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید .
سطح 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Pressure  (fp1) کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید .
3
در قسمت Expression text، p را تایپ کنید .
4
در نوار ابزار فشار (fp1) ، روی  Plot کلیک کنید .
دما (Ht1)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Results روی دما  (ht1) کلیک کنید .
2
در نوار ابزار دما (ht1) ، روی  Plot کلیک کنید .
3
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
ضخامت لایه دوده
1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add  Plot  Group کلیک کنید و 1D  Plot  Group را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، ضخامت لایه دوده را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه  2/راه حل  5  (sol5) را انتخاب کنید .
4
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان  ، هیچکدام را انتخاب کنید .
5
قسمت Plot  Settings را پیدا کنید .
6
چک باکس x-axis  label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، L (m) را تایپ کنید .
7
کادر بررسی برچسب محور y  را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Soot layer position top (\mu m) را تایپ کنید .
8
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست Position ، Lower  middle را انتخاب کنید .
نمودار خطی 1
1
روی Soot  layer  thickness کلیک راست کرده و Line  Graph را انتخاب کنید .
2
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
3
فقط مرز 11 را انتخاب کنید.
4
در پنجره تنظیمات برای نمودار خط  ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید .
5
در قسمت متن Expression ، y-Y+dHsoot را تایپ کنید .
6
از لیست واحد ، میکرومتر را انتخاب کنید .
7
برای گسترش بخش Coloring  and  Style کلیک کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید .
8
برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show  legends را انتخاب کنید .
9
در نوار ابزار ضخامت لایه Soot ، روی  Plot کلیک کنید .
10
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
گروه طرح 1 بعدی 11
1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add  Plot  Group کلیک کنید و 1D  Plot  Group را انتخاب کنید .
2
در پنجره Settings for 1D  Plot  Group ، بخش Data را پیدا کنید .
3
از فهرست مجموعه داده ، مطالعه  2/راه حل  5  (sol5) را انتخاب کنید .
جهانی 1
1
روی 1D  Plot  Group  11 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace  Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis  Data کلیک کنید . از منو، Component  2  (comp2)>Free  and  Porous  Media  Flow  1>Auxiliary  variables>fp.inl1.pAverage  –  فشار  میانگین  نسبت به  انتخاب ویژگی  – Pa را انتخاب کنید .
3
قسمت y-Axis  Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
اصطلاح
واحد
شرح
fp.inl1.pAverage
پا
میانگین فشار ورودی
4
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید .
5
در نوار ابزار 1D Plot Group 11 ، روی  Plot کلیک کنید .
فشار ورودی
1
در پنجره Model  Builder ، در بخش Results روی 1D  Plot  Group  11 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، فشار ورودی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
3
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان  ، هیچکدام را انتخاب کنید .
4
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت راست میانی  را انتخاب کنید .
5
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
برای استفاده بعدی از مطالعه 1 ، رابط هایی را که در مدل وابسته به فضا استفاده می شود، غیرفعال کنید.
مطالعه 1
مرحله 1: جریان دوشاخه ثابت
1
در پنجره Model  Builder ، در بخش مطالعه  1، روی Step  1:  Stationary  Plug  Flow کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جریان برق ثابت  ، قسمت انتخاب فیزیک و متغیرها را پیدا کنید .
3
در جدول، کادرهای حل برای شیمی 1  (  شیمی) ، انتقال  گونه های رقیق شده (tds) ، انتقال حرارت در  سیالات 1 (ht) ، جریان رسانه آزاد و متخلخل 1 (fp) و مش متحرک (جزء 2 ) را پاک کنید. ) .
What are your Feelings