多相流与组分输运

组分输运、扩散与反应源项建模

说明质量分数输运、分子与湍流扩散、入口组分归一化、有限速率反应和能量耦合，并给出组分与元素守恒检查。

林工程师13 分钟更新于 2026/8/5

组分输运扩散化学反应质量分数元素守恒进阶

组分输运在对流之外还包含分子扩散、湍流扩散和化学源项。每个入口的组分基准、物性和反应机理必须一致。

1. 质量分数

各组分质量分数应满足：

Σ Yi = 1,  0 ≤ Yi ≤ 1

软件可能只求解 N-1 个组分并由总和得到最后一个。输入前确认质量分数与摩尔分数换算，以及惰性组分的定义。

稀混合物可使用 Fick 型扩散，复杂混合物可能需要多组分扩散、热扩散或压力扩散。湍流扩散通常由湍流 Schmidt 数控制，对混合长度和峰值浓度有直接影响。

有限速率反应源项可能高度刚性，需要合理时间步和化学求解策略。放热/吸热必须与能量方程耦合，生成焓、比热和温度依赖速率应使用一致热力学数据。

入口组分和温度应对应同一工况；出口回流也需给定组分。初始场若与入口差异过大，会造成强烈瞬态或非物理反应峰。

检查各组分质量、元素和总质量守恒，确认质量分数有界。用零维反应器、层流火焰速度、混合分数或无反应标量基准逐级验证。