Menu

Термодинамика жидкостей
и газов

Расчёт свойств газов, жидкостей и газожидкостных систем

Точный расчёт физических свойств веществ крайне важен при решении задач вычислительной гидродинамики, теплопередачи и акустики. С помощью модуля «Термодинамика жидкостей и газов» можно легко и точно рассчитать плотность, коэффициент вязкости, коэффициент теплопроводности, теплоёмкость и другие свойства с учётом их зависимости от состава, давления и температуры вещества.

Все функции модуля «Термодинамика жидкостей и газов» включены также в состав модулей «Химические реакции», «Электрохимические аккумуляторы» и «Топливные ячейки и электролизёры».

Связаться с COMSOL
Модель охлаждения блока цилиндров двигателя: показана сетка для одного из цилиндров, линии тока и график температуры в четырёх различных сечениях в цветовой гамме Heat Camera.
Модель трассировки частиц в системе вентиляции: частицы показаны в виде сфер красного цвета, движущихся в прямоугольной области, траектории частиц показаны красными линиями.

Гидродинамические свойства

Плотность и вязкость жидкостей, как правило, зависят от состава, давления и/или температуры. Расчёт точных значений этих свойств среды играет важную роль, поскольку его результаты могут повлиять и на проект моделируемой системы, и на протекающие в ней процессы.

Модуль «Термодинамика жидкостей и газов» содержит инструменты для расчёта плотности и вязкости газовых смесей произвольного состава. Кроме того, в состав модуля включены расчётные модели для жидких растворов, например, водных растворов и растворов на основе органических растворителей. Встроенные модели для двухфазных систем позволяют находить равновесный состав парожидкостных смесей в зависимости от давления и температуры.

Теплофизические свойства

Для моделирования конвективного теплообмена помимо данных о плотности и вязкости необходимы сведения и о теплофизических свойствах среды, таких как коэффициент теплопроводности и теплоёмкость. Например, при проектировании климатических и вентиляционных систем крайне важно учитывать зависимость свойств воздуха от относительной влажности, давления и температуры, поскольку они оказывают определяющее влияние на корректность расчётной модели и точность результатов. То же относится и к задачам моделирования газовых и жидкостных теплоносителей в самых разных технологических процессах.

Модуль «Термодинамика жидкостей и газов» содержит расчётные модели, учитывающие зависимость коэффициента теплопроводности и теплоёмкости веществ от давления и температуры. Эти модели позволяют рассчитать свойства газовых смесей и жидких растворов произвольного состава и использовать эти данные при построении точных моделей теплопередачи.

Модель тепловой трубы: в трубке вырезана треть, чтобы показать внутреннюю область, окрашенную в цвета радуги.
Цилиндрическая модель трубки с вырезанной третью: показана внутренняя область.

Акустические свойства

Распространение акустических волн в подвижных средах, например, в воде или воздухе, зависит от давления, температуры, объёмной вязкости, теплоёмкости и теплопроводности. В воздухе на эти свойства влияет относительная влажность. Точность расчёта перечисленных свойств, а следовательно, и точность результатов решения акустических задач непосредственно связаны с указанными переменными, значения которых можно рассчитать с помощью модуля «Термодинамика жидкостей и газов».

Функциональные возможности модуля «Термодинамика жидкостей и газов»

Специальные модели для расчёта свойств жидкостей и газов при моделировании.

Увеличенное изображение дерева модели, в котором выбран узел Vapor-Liquid System и показаны настройки узла Thermodynamic System.

Термодинамические свойства

В состав модуля «Термодинамика жидкостей и газов» включены математические модели и параметры для расчёта следующих свойств:

  • Тепловой эффект реакции
  • Теплота образования
  • Удельная теплоёмкость
  • Коэффициент вязкости
  • Плотность
  • Коэффициент теплопроводности
  • Коэффициент бинарной диффузии
  • Активность и коэффициент летучести

Указанные свойства можно рассчитать для смесей жидкостей и газов. Кроме того, инструменты модуля позволяют проводить так называемые flash-расчёты, то есть определять параметры равновесных многофазных систем газ-жидкость, газ-жидкость-жидкость и жидкость-жидкость.

Увеличенное изображение окна настройки узла Thermodynamic System, в графическом окне показана модель тепловой трубки.

Термодинамические модели и модели для расчёта свойств

Для расчёта перечисленных выше свойств веществ в модуле «Термодинамика жидкостей и газов» используется целый набор различных термодинамических моделей. Такое разнообразие обусловлено тем, что ни одна термодинамическая модель не является универсальной. Выбор расчётной модели зависит от типа смеси и условий состояния. В дополнение ко встроенным термодинамическим моделям можно задать собственную модель для расчёта свойств.

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию.

Свяжитесь с нами, чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших инженерных или научных задач. Обсудив основные аспекты с одним из наших менеджеров, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с COMSOL", укажите свои контактные данные, сформулируйте вопросы и отправьте нам эту заявку. Наша цель — ответить вам в течение одного рабочего дня!

Следующий шаг

Запрос информации о программе

Связаться с COMSOL