申请/专利权人：空气动力学国家重点实验室

申请日：2021-07-29

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113782106B

主分类号：G16C20/10

分类号：G16C20/10;G16C10/00;G06F30/28;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2021.12.28#实质审查的生效;2021.12.10#公开

摘要：本发明公开了一种用于CFD的高焓离解气体表面催化反应速率的求解方法，包括基于固体表面存在有限个数的吸附位点的理论，求解气相反应物在固体表面吸附位点上发生的四步反应的反应速率；其中，气相反应物在固体表面吸附位点上发生的四步反应分别为：气相原子的化学吸附、一个气相原子和一个吸附原子的ER复合、两个吸附原子的LH复合和吸附原子的热解附。通过本发明方法获得的反应速率可用以解决化学非平衡流场求解过程遇到的催化壁面表征困难、边界质量能量输运不准确的问题。

主权项：1.一种用于CFD的高焓离解气体表面催化反应速率的求解方法，其特征在于，所述求解方法包括基于固体表面存在有限个数的吸附位点的理论，求解气相反应物在固体表面吸附位点上发生的四步反应的反应速率；其中，气相反应物在固体表面吸附位点上发生的四步反应分别为：气相原子的化学吸附、一个气相原子和一个吸附原子的ER复合、两个吸附原子的LH复合和吸附原子的热解附；所述求解方法包括如下步骤：a：分析当前的流场组分环境，得到气相反应物的浓度；b：根据固体表面参数得到各步反应的速率常数；c：基于速率常数和流场环境获得各步的反应速率；d：以稳定状态下吸附相浓度不随时间改变为约束方程，求解真实的吸附相浓度；e：根据反应物浓度和速率常数获得各步真实反应速率，并得到各反应步共同导致的各组分净反应速率；所述步骤a包括：根据非平衡流场求解器获得当前流场，并获得流场网格中壁面法向第一层网格上的气体A的组分浓度cA；所述步骤b包括：令固体表面的吸附位个数为S0，根据固体表面温度Tw、各步反应的概率系数P、活化能E、表面原子的微观运动速率v、吸附位间的平均距离dS获得各步反应的反应速率常数k： 其中，R为通用气体常数，h为普朗克常数，下标Ad、ER、LH、Td分别代表吸附、ER复合、LH复合和热解附四种反应类型；且气相原子的三维平均热运动速度v3D和固体表面原子二维平均热速度v2D分别为： 其中，MA为原子质量；所述步骤c包括：基于步骤a和步骤b获得的反应物浓度cA和速率常数，针对原子组分A发生的四步反应过程，其中吸附反应生成吸附相原子A*、ERLH复合、热解附消耗吸附相原子A*，则吸附、ER复合、LH复合和热解附四步的反应速率分别为：RAd＝cA×S0Av-cA*×kAd；RER＝cA×cA*×kER；RLH＝cA*×cA*×kLH；RTd＝cA*×kTd；其中Av为阿伏伽德罗常数；所述步骤d包括：稳定状态下，表面吸附相的浓度不随时间而改变，吸附反应生成吸附相原子A*的速率与ER、LH复合和热解附消耗A*的速率达到平衡，即是： 从而，基于该约束方程，完成吸附相反应物A*的浓度cA*的求解；所述步骤e包括：基于各步反应的速率，获得当前该原子及其相应的双原子分子的净反应速率；RA＝-RER-2×RLH；

全文数据：

权利要求：

百度查询： 空气动力学国家重点实验室 一种用于CFD的高焓离解气体表面催化反应速率的求解方法

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