Nouveautés du module Chemical Reaction Engineering
Pour les utilisateurs du module Chemical Reaction Engineering, la version 6.0 de COMSOL Multiphysics® apporte une interface pour la modélisation des écoulements réactifs non isothermes, une meilleure prise en charge des matériaux poreux et une nouvelle fonctionnalité de catalyseur poreux. Découvrez ces mises à jour ci-dessous, entre autres nouveautés.
Ecoulement réactif non isotherme
Il existe désormais des interfaces multiphysiques d'Ecoulement réactif non isotherme qui configurent automatiquement les modèles d'écoulements réactifs non isothermes. Le couplage multiphysique Ecoulement réactif facilite grandement la modélisation des écoulements réactifs non isothermes. La nouvelle formulation donne un bilan énergétique cohérent lors de l'utilisation des réactions de l'interface Chimie et de l'interface Transfert de chaleur. Auparavant, le bilan énergétique devait être défini manuellement. L'utilisation de l'interface Chimie permet également d'utiliser les propriétés thermodynamiques de la base de données intégrée dans le module Chemical Reaction Engineering. Vous pouvez voir cette nouvelle fonctionnalité dans le tutoriel existant Dissociation dans un réacteur tubulaire.
Traitement des matériaux poreux nettement amélioré
Les matériaux poreux sont maintenant définis dans la table Propriétés spécifiques de la phase dans le nœud Matériau poreux. De plus, des sous-nœuds peuvent être ajoutés pour les caractéristiques solides et fluides où plusieurs sous-nœuds peuvent être définis pour chaque phase. Cela permet d'utiliser un seul et même matériau poreux pour l'écoulement des fluides, le transport des espèces chimiques et le transfert de chaleur sans avoir à dupliquer les propriétés et les paramètres du matériau. Voir cette nouvelle mise à jour dans le modèle tutoriel Réduction des NOx dans un réacteur monolithique.
Fonctionnalité de catalyseur poreux pour les réactions hétérogènes et l'adsorption
La caractéristique Lit fixe est maintenant complétée par une nouvelle caractéristique Catalyseur poreux disponible dans les interfaces Transport d'espèces diluées et Transport d'espèces concentrées. Cette nouvelle fonctionnalité définit un réseau ou un lit fixe constitué uniquement de macropores. Cela signifie que la matrice, le squelette ou les particules qui forment la matrice macroporeuse ne sont pas eux-mêmes poreux. Cela simplifie considérablement la définition du modèle et couvre des systèmes tels que les membranes poreuses, les filtres et d'autres dispositifs courants en génie chimique et en science des matériaux. Grâce à cette nouvelle fonctionnalité, il est possible de définir des réactions hétérogènes ainsi que des processus d'adsorption et de désorption.
Ecoulement turbulent réactif avec des espèces diluées
La fonctionnalité de couplage Écoulement réactif, espèces diluées a été étendue avec la possibilité de traiter les solutions diluées et les écoulements turbulents. Avec cette nouvelle fonctionnalité, seules les interactions solvant–soluté sont définies, ce qui simplifie grandement la définition et la résolution des équations du modèle, réduisant ainsi le coût de calcul. Vous pouvez voir cette nouvelle fonctionnalité dans le modèle tutoriel Mélange turbulent dans un réservoir de mélange.
Glissement poreux pour l'interface Equations de Brinkman
La couche limite d'un écoulement en milieu poreux peut être très mince et impossible à résoudre dans un modèle d'équations de Brinkman. La nouvelle fonctionnalité de loi de paroi Glissement poreux vous permet de prendre en compte les parois sans résoudre le profil d'écoulement complet dans la couche limite. Au lieu de cela, une condition de contrainte est appliquée aux surfaces, ce qui donne une précision convenable dans l'écoulement global en utilisant une solution asymptotique du profil de vitesse de la couche limite. La fonctionnalité est activée dans la fenêtre de réglages de l'interface Équations de Brinkman et est ensuite utilisée pour la condition de paroi par défaut. Vous pouvez utiliser cette nouvelle fonctionnalité dans la plupart des problèmes impliquant un écoulement souterrain décrit par les équations de Brinkman et où le domaine du modèle est de grande taille.
Transfert de chaleur dans les milieux poreux
La fonctionnalité de transfert de chaleur dans les milieux poreux a été remaniée pour la rendre plus conviviale. Un nouveau domaine physique Milieu poreux est maintenant disponible sous la branche Transfert de chaleur et comprend les interfaces Transfert de chaleur dans un milieu poreux, Non-équilibre thermique local et Transfert de chaleur dans un lit fixe. Toutes ces interfaces ont un fonctionnement similaire, la différence étant que le nœud Milieu poreux par défaut dans toutes ces interfaces possède l'une des trois options sélectionnées : Équilibre thermique local, Non-équilibre thermique local, ou Lit fixe. Cette dernière option a été décrite ci-dessus et l'interface Non-équilibre thermique local a remplacé le couplage multiphysique et correspond à un modèle à deux températures, une pour la phase fluide et une pour la phase solide. Les applications typiques peuvent impliquer le chauffage ou le refroidissement rapide d'un milieu poreux en raison d'une forte convection dans la phase liquide et d'une forte conduction dans la phase solide comme dans les mousses métalliques. Lorsque l'interface Équilibre thermique local est sélectionnée, de nouvelles options de calcul de moyenne sont disponibles pour définir la conductivité thermique effective en fonction de la configuration du milieu poreux.
En outre, les variables de post-traitement sont disponibles de manière unifiée pour les quantités homogénéisées pour les trois types de milieux poreux. Voir les nouvelles fonctionnalités de milieux poreux dans ces tutoriels existants :
Écoulement non isotherme dans les milieux poreux
La nouvelle interface multiphysique Écoulement non isotherme, équations de Brinkman ajoute automatiquement le couplage entre le transfert de chaleur et l'écoulement de fluides dans les milieux poreux. Elle combine les interfaces Transfert de chaleur dans les milieux poreux et Equations de Brinkman. Vous pouvez voir cette nouvelle fonctionnalité dans le modèle tutoriel existant Convection libre en milieu poreux.
Nouvelle méthode de calcul de la viscosité : modèle de viscosité de Davidson
Un nouveau modèle de Davidson permet de calculer la viscosité dans les mélanges à plusieurs composants, basé sur les contributions des différents composants à la quantité de mouvement d'un gaz dans le système. Les seules données nécessaires au calcul de la viscosité dans le modèle Davidson sont les poids moléculaires et les viscosités des composants purs à la température et à la pression données. Le modèle de Davidson est efficace sur le plan des ressources de calcul et aussi précis que les meilleurs modèles disponibles pour l'estimation de la viscosité des mélanges gazeux binaires.
Transfert de chaleur multi-échelle dans les lits de granulés
Une nouvelle interface Transfert de chaleur dans les lits de granulés a été ajoutée pour modéliser le transfert de chaleur dans les lits de granulés. Le lit de granulés est représenté comme un milieu poreux composé de fluide et de granulés. Les granulés sont modélisés comme des particules poreuses sphériques homogénéisées dans lesquelles la température varie radialement. La distribution de la température dans les granulés est calculée pour chaque position dans le lit fixe. Elle est couplée à la température du fluide environnant par un flux de chaleur interstitiel entre les surfaces des granulés et le fluide.
Cette nouvelle fonctionnalité est utile pour modéliser la chaleur dans les systèmes de stockage d'énergie thermique à lit fixe ou la réaction chimique dans un lit fixe lorsqu'elle est couplée à la fonctionnalité correspondante pour le transport d'espèces chimiques. Découvrez cette nouvelle fonctionnalité dans le nouveau modèle tutoriel Système de stockage d'énergie thermique en lit fixe.
Modèles tutoriels nouveaux et actualisés
La version 6.0 de COMSOL Multiphysics® apporte des modèles tutoriels nouveaux et mis à jour au module Chemical Reaction Engineering.
Oscillations dans les réseaux de réactions métaboliques
Nom de l'application:
glycolytic_oscillations
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Recyclage de l'or par dissolution oxydative
Nom de l'application:
gold_recycling
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Autocatalyse cubique : Exploration du modèle Gray–Scott
Nom de l'application:
cubic_autocatalysis
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