Multi-scale modelling of mass transfer limited heterogeneous reactions in open cell foams

شبیه سازی مقیاس پوسته پدیده های حمل و نقل در مبدل های کاتالیستی مبتنی بر فوم، به دلیل دقت درونی آنها در توصیف فیزیک درگیر، مطلوب است. متاسفانه، چنین محاسباتی وقت گیر و پرهزینه است. در اینجا ما یک ویژگی مشخصه در مقیاس ضخامت را با توضیح حجم متوسط ​​مبدل کاتالیستی بر پایه فوم ترکیب می کنیم. مدل متوسط ​​به دست آمده دقیق است و بیش از سه مرتبه از لحاظ زمان محاسباتی کارآمدتر از شبیه سازی مقادیر مستقیم می باشد. این باعث می شود که شبیه سازی پدیده های پیچیده مرتبط، قابل ردیابی باشد، که یک ابزار بسیار انعطاف پذیر و قدرتمند برای مطالعات پارامتری فومهای باز سلولی است. مدل متوسط-حجم با استفاده از شبیه سازی مقیاس ضخامت یک مبدل کاتالیستی کامل در مورد تصفیه گاز اگزوز خودرو معتبر است. شیمی در نظر گرفته شده است و گرما آزاد شده توسط واکنش شیمیایی در ترکیب با انتقال گرما همراه است. ما نشان می دهیم که تغییر تبدیل به کاهش افت فشار با افزایش فرسایش تخلخل بهبود می یابد و انتشار گرما واکنش به طور قابل توجهی بر افت فشار در راکتور تاثیر می گذارد. شبیه سازی ها نشان می دهد که دمای سطحی غیر یکنواخت نسبت به تعداد لوئیس غیر متحد از گونه های محدود کننده انتقال جرم نسبت داده می شود. پیش بینی های مدل ها با اندازه گیری های آزمایشگاهی افت فشار و تعداد شروود در فوم های باز سلول همخوانی دارد.