氯气/BHP液滴化学反应流动一维数值模拟

计算物理 ›› 2009, Vol. 26 ›› Issue (2): 241-246.

氯气/BHP液滴化学反应流动一维数值模拟

薛社生, 刘全, 李守先, 束小建

北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088

收稿日期:2007-10-19 修回日期:2008-04-03 出版日期:2009-03-25 发布日期:2009-03-25
作者简介:薛社生(1965-),男,陕西眉县,博士,从事计算流体力学研究,北京8009信箱11分箱100088.

One-dimensional Numerical Simulation of Cl₂/BHP Droplet Chemical Reaction Flows

XUE Shesheng, LIU Quan, LI Shouxian, SHU Xiaojian

Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, China

Received:2007-10-19 Revised:2008-04-03 Online:2009-03-25 Published:2009-03-25

摘要/Abstract

摘要： 为研究横向均匀液滴发生器的机理,对Cl₂/He气体横向流过BHP液滴场的物理化学行为建立一维化学反应流动模型.其中气流场按不可压缩假设近似为一维均匀流动;发生于液滴内的化学反应由四种物质的反应扩散方程描述;气相中各种物质浓度由对流扩散方程描述.液滴是这些物质的源或汇,两个模型方程通过此源项相联系.对模型方程作数值求解.结果显示,氯气利用率、单态氧产率及效率与文献所提供的实验结果较为接近,反映了所建模型具备模拟混合气体与BHP液滴反应的基本能力.

关键词: 横向均匀液滴单态氧发生器(TUDOG), 反应扩散方程, 对流扩散方程

Abstract: To investigate mechanism in TUDOG(Transeverse Uniform Droplet Oxygen Generator),a one-dimensional chemical reactive flow model is established to describe physical and chemical performance as mixed Cl₂/He gases passing through BHP(KOH,H₂O₂,H₂O)droplet field transeversely.Gas-phase flowfield is approximately considered as 1-D homogeneous flow according to incompressibility hypothesis.Chemical reaction in liquid droplet is described by reactive-diffusion equations with 4 gasous components.Concentration of gasous components are described with convective-diffusive equations. Droplets are gasous source or sink. It is shown that chlorine utility,singlet oxygen yield and generator efficiency are close to experiment results.The model is verified in simulating interactions between mixing gases and BHP droplets.

Key words: TUDOG(transeverse uniform droplets singlet oxygen generator), reactive-diffusion equations, convective-diffusion equations

中图分类号:

O362

薛社生, 刘全, 李守先, 束小建. 氯气/BHP液滴化学反应流动一维数值模拟[J]. 计算物理, 2009, 26(2): 241-246.

XUE Shesheng, LIU Quan, LI Shouxian, SHU Xiaojian. One-dimensional Numerical Simulation of Cl₂/BHP Droplet Chemical Reaction Flows[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2009, 26(2): 241-246.

[1]	冯舒婷, 戴厚平, 宋通政. 二维空间分数阶反应扩散方程组的格子Boltzmann方法[J]. 计算物理, 2022, 39(6): 666-676.
[2]	魏雪丹, 戴厚平, 李梦军, 郑洲顺. 一维空间Riesz分数阶对流扩散方程的格子Boltzmann方法[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 683-692.
[3]	朱晓钢, 聂玉峰, 王俊刚, 袁占斌. 分数阶对流扩散方程的特征有限元方法[J]. 计算物理, 2017, 34(4): 417-424.
[4]	邓志红, 孙玉良, 李富, Rizwan-uddin. 改进的节块展开方法求解圆柱几何对流扩散方程[J]. 计算物理, 2013, 30(4): 475-482.
[5]	邓敏艺, 刘慕仁, 何云, 孔令江. 基于九速四方格子模型的二维对流扩散方程格子Boltzmann方法模拟[J]. 计算物理, 2000, 17(S1): 161-165.
[6]	陆君安, 吕金虎, 夏军. 对流扩散方程的自忆积分格式[J]. 计算物理, 2000, 17(6): 664-670.
[7]	张宝琳, 陆金甫, 匡剑平. 解二维对流扩散方程的块ADI方法[J]. 计算物理, 1998, 15(1): 114-120.
[8]	田振夫. 构造定常对流扩散方程高精度紧致差分格式的新方法[J]. 计算物理, 1997, 14(S1): 611-613.
[9]	邹秀芬. 对流扩散方程的格点模型[J]. 计算物理, 1996, 13(3): 310-314.
[10]	陈国谦, 陈矛章. 基于中心差分的对流扩散方程四阶紧凑格式[J]. 计算物理, 1994, 11(4): 413-424.
[11]	张世雄. 二维有限分析系数的近似计算[J]. 计算物理, 1993, 10(3): 352-358.
[12]	陈国谦, 杨志峰. 对流扩散方程的指数型摄动差分法[J]. 计算物理, 1993, 10(2): 197-207.
[13]	陈国谦, 杨志峰, 高智. 对流扩散方程的四阶指数型差分格式[J]. 计算物理, 1991, 8(4): 359-372.
[14]	张世雄. 对流扩散方程的涡区分离解法[J]. 计算物理, 1991, 8(3): 249-256.
[15]	陆金甫. 对流扩散方程的一些单调性差分格式[J]. 计算物理, 1991, 8(2): 157-164.