Обновления модуля Химические реакции

Модуль Химические реакции программного продукта COMSOL Multiphysics® версии 5.5 получил новую функцию для создания материалов на основе свойств термодинамических систем, новые модели диффузии в газах и жидкостях, а также новые функции для расчета термодинамических свойств воды и водяного пара. Подробнее об обновлениях модуля Химические реакции можно узнать ниже.

Описание свойств материала на основе свойств термодинамической системы

С помощью узла, позволяющего описать свойства термодинамических систем, можно проводить анализ зависимости свойств смеси от состава и параметров состояния системы. Поскольку наиболее удобным способом описания физических свойств в COMSOL Multiphysics® является использование материалов, в новой версии добавлена возможность автоматически сгенерировать узел материала на основе свойств термодинамической системы. В описание свойств нового материала можно включить плотность, теплоемкость, динамический коэффициент вязкости, коэффициенты диффузии и теплопроводности. Созданный таким образом материал можно использовать в других физических интерфейсах, например, для моделирования течения жидкости, теплопередачи и/или массообмена. Пример использования новой функции представлен в моделях Свойства хладагента для двигателя и Анализ кинетики реакций оксидов азота.

На рисунке в графическом интерфейсе COMSOL Multiphysics показана модель свойств хладагента для двигателя и контекстное меню, в котором выбрана команда Generate Material (Создать материал). Выбор команды Generate Material (Создать материал) в контекстном меню Материал Liquid: ethylene glycol-water (Жидкость: этиленгликоль — вода) создан с помощью мастера Generate Material (Создать материал), который можно вызвать в контекстном меню Thermodynamic System (Термодинамическая система).

Модели диффузии в газах и жидкостях

Добавлен ряд моделей диффузии в газах и жидкостях, которые можно использовать при описании термодинамических систем. При анализе слабых растворов и смесей, в которых один из компонентов играет роль растворителя, можно легко создать функции для расчета коэффициентов диффузии в асимптотическом приближении. При анализе растворов и смесей, в которых концентрации компонентов сопоставимы, можно создать функции для расчета коэффициентов диффузии по модели Стефана — Максвелла. Пример использования новой функции можно найти в модели Анализ кинетики реакций оксидов азота.

На рисунке показано окно для ввода коэффициентов диффузии в дереве модели COMSOL Multiphysics. Коэффициенты диффузии Коэффициенты диффузии компонентов газовой смеси, в которой азот играет роль основного компонента.

Термодинамические свойства воды и водяного пара

Доступна новая термодинамическая модель для расчета свойств воды и водяного пара. В модель включены расчетные зависимости, предложенные Международной ассоциацией по свойствам воды и водяного пара (IAPWS — International Association for Properties of Water and Steam). С помощью этой функции можно выполнить точный расчет термодинамических свойств и свойств переноса воды во всех фазовых состояниях от жидкого до парообразного, в том числе для перегретого пара. Теперь можно рассчитать свойства пара вблизи линии насыщения и в окрестности критической точки. Свойства воды в жидком состоянии можно рассчитать в том числе вблизи точки кипения.

Диаграмма «давление — энтальпия» для парожидкостной смеси. Диаграмма «давление — энтальпия» Диаграмма состояния «давление — энтальпия» для парожидкостной смеси, построенная с помощью новой термодинамической модели Water (IAPWS) (Вода (IAPWS)).

Добавление интерфейса Chemistry (Химия) на основе свойств термодинамической системы

На основе свойств термодинамической системы можно не только создавать новые материалы, но еще и автоматически настраивать интерфейс Chemistry (Химия) . Из описания термодинамической системы в интерфейс будут автоматически добавлены вещества и заданы их термодинамические свойства и свойства переноса. Таким образом, начать построение модели проще всего с описания термодинамической системы, включив в нее несколько химических веществ, после чего можно автоматически создать соответствующую химическую систему. Более того, можно описать реакции, в которых участвуют добавленные вещества, и использовать интерфейс Chemistry (Химия) для моделирования массообмена и реакций в реакторах и другом химическом оборудовании. Пример использования этой функции представлен в модели Распад в трубчатом реакторе.