物种定义

以下输入使用 species 前缀定义。

描述

类型

默认值

solve

指定的物种名称或 None 以禁用物种求解器。分配给物种求解器的名称用于 指定物种输入。

字符串

None

diffusivity

流体物种扩散模型。 * constant 所有流体物种使用一个常数扩散系数。

字符串

None

diffusivity.constant

常数物种扩散性——对于 constant 扩散模型是必需的

实数

0

specific_heat

物种比热模型。此设置仅在 fluid.specific_heat = mixture 或 solids.specific_heat = mixture 时适用。

  • constant 为每个物种定义一个常数比热，并根据流体或颗粒组成计算 混合 比热。

  • NASA7-poly 每种物种的比热由两个关于温度的多项式定义，然后基于流 体或颗粒组成计算 混合 比热。一个多项式定义低温范围内的比热，另 一个定义高温范围内的比热。

NASA7 多项式格式：

\(c_p(T) = \sum_{i=0}^5 a_iT^i\)

字符串

None

ignore_discontinuities

MFIX-Exa 断言低温和高温NASA-7多项式在 1000K 温度分界点是连续的。然而， 一些多项式在高温下没有有效系数，例如液态水。通过将此关键字设置为 1， 模拟将只警告多项式不连续。使用不连续多项式且跨越 1000K 温度分界点的 模拟在从焓计算温度时可能会失败。因此，仅在不预期模拟跨越过渡温度时使用 此选项。

整数

0

以下输入适用于使用 species.[species name] 前缀定义的每个物种。

描述

类型

默认值

molecular_weight

物种的分子量。对于混合物分子量模型和包含化学反应时是必需的。

实数

0

specific_heat.constant

常数物种比热。如果流体（固体）``specific_heat = mixture`` 且比热模型是 constant ，则所有流体（固体）物种都是必需的。

实数

0

specific_heat.NASA7.a[i]

物种比热多项式系数。如果流体（固体）``specific_heat = mixture`` 且比 热模型是 NASA7-poly ，则所有流体（固体）物种都是必需的。 每个多项式由六个系数（a0 .. a5）定义，每个系数需要两个值。第 一个值是低温多项式系数（T < 1000K），第二个值是高温多项式系数（T > 1000K）。总共需要十二个系数。

实数

enthalpy_of_formation

物种的生成焓。此输入仅在比热模型是 constant 且定义了化学反应时需 要。

实数

0

示例输入

流体物种作为被动标量

在以下示例中，定义了两个物种并分配给流体。我们需要定义物种扩散性以及初始和边界条件。 使用了 IncompressibleFluid 约束，流体密度和物种质量分数在初始和边界条件中定义。 流体能量方程未被求解，因为我们不更新流体密度，局部物种浓度不影响流体。

列表 8 定义物种为被动示踪剂的输入片段。这不是一个完整的输入文件。
mfix.constraint_type = IncompressibleFluid

mfix.advect_density  = 0
mfix.advect_enthalpy = 0
mfix.solve_species   = 1


# 物种模型设置
# -----------------------------------------------------------------------
species.solve  =  N2  O2

species.diffusivity = constant
species.diffusivity.constant  = 1.9e-5


# 流体模型设置
# -----------------------------------------------------------------------
fluid.solve = fluid

fluid.viscosity.molecular = constant
fluid.viscosity.molecular.constant = 2.0e-5

fluid.species =  N2  O2

# 初始条件
# -----------------------------------------------------------------------
ic.regions = full-domain

ic.full-domain.fluid.volfrac   =  1.0
ic.full-domain.fluid.density   =  1.0

ic.full-domain.fluid.velocity  =  0.0  0.0  0.0

ic.full-domain.fluid.species.N2   =  0.77
ic.full-domain.fluid.species.O2   =  0.23

# 边界条件
# -----------------------------------------------------------------------
bc.regions = inlet  outlet

bc.inlet = mi
bc.inlet.fluid.volfrac  =  1.0
bc.inlet.fluid.density  =  1.0

bc.inlet.fluid.velocity =  1.0e-8  0.0  0.0

bc.inlet.fluid.species.N2   =  0.77
bc.inlet.fluid.species.O2   =  0.23

bc.outlet = po
bc.outlet.fluid.pressure =  0.

流体作为混合物

在这个例子中，流体被视为两种物种的混合物，并使用 IdealGasOpenSystem 约束。因为我们在求解能量方程，提供了流体的热导率，并且需要两种物种的比热。物种比热模型设为 NASA7-poly；因此，为每种物种定义了12个系数（6个低温范围系数和6个高温范围系数）。另外，提供物种的分子量以计算混合物分子量，以便评估理想气体状态方程。

流体温度由初始和边界条件指定，与前一个例子不同，密度不再提供。相反，使用理想气体状态方程根据温度、流体组成和热力学压力计算密度。热力学压力取为出流边界条件压力，此处设为1个大气压。

列表 9 使用 NASA7-poly 比热模型定义流体为混合物的输入片段。这不是一个完整的输入文件。
mfix.constraint_type = IdealGasOpenSystem

mfix.advect_density  = 1
mfix.solve_species   = 1
mfix.advect_enthalpy = 1

# 物种模型设置
# -----------------------------------------------------------------------
species.solve  =  N2  O2

species.diffusivity = constant
species.diffusivity.constant  = 1.9e-5

species.O2.molecular_weight = 31.99880e-3
species.N2.molecular_weight = 28.01340e-3

species.specific_heat = NASA7-poly

# 氧气
species.O2.molecular_weight = 31.99880e-3
species.O2.specific_heat.NASA7.a0    =  3.78245636E+00    3.66096065E+00
species.O2.specific_heat.NASA7.a1    = -2.99673416E-03    6.56365811E-04
species.O2.specific_heat.NASA7.a2    =  9.84730201E-06   -1.41149627E-07
species.O2.specific_heat.NASA7.a3    = -9.68129509E-09    2.05797935E-11
species.O2.specific_heat.NASA7.a4    =  3.24372837E-12   -1.29913436E-15
species.O2.specific_heat.NASA7.a5    = -1.06394356E+03   -1.21597718E+03

# 氮气
species.N2.molecular_weight = 28.01340e-3
species.N2.specific_heat.NASA7.a0    =  3.53100528E+00    2.95257637E+00
species.N2.specific_heat.NASA7.a1    = -1.23660988E-04    1.39690040E-03
species.N2.specific_heat.NASA7.a2    = -5.02999433E-07   -4.92631603E-07
species.N2.specific_heat.NASA7.a3    =  2.43530612E-09    7.86010195E-11
species.N2.specific_heat.NASA7.a4    = -1.40881235E-12   -4.60755204E-15
species.N2.specific_heat.NASA7.a5    = -1.04697628E+03   -9.23948688E+02


# 流体模型设置
# -----------------------------------------------------------------------
fluid.solve = fluid

fluid.viscosity.molecular = constant
fluid.viscosity.molecular.constant = 2.0e-5

fluid.thermal_conductivity = constant
fluid.thermal_conductivity.constant = 0.026

fluid.specific_heat = mixture

fluid.species =  N2  O2

# 初始条件
# -----------------------------------------------------------------------
ic.regions = full-domain

ic.full-domain.fluid.volfrac   =  1.0

ic.full-domain.fluid.velocity  =  0.0  0.0  0.0

ic.full-domain.fluid.species.N2  =  0.77
ic.full-domain.fluid.species.O2  =  0.23

ic.full-domain.fluid.temperature = 300.0

# 边界条件
# -----------------------------------------------------------------------
bc.regions = inlet  outlet

bc.inlet = mi
bc.inlet.fluid.volfrac  =  1.0

bc.inlet.fluid.velocity =  1.0e-8  0.0  0.0

bc.inlet.fluid.species.N2   = 0.77
bc.inlet.fluid.species.O2   = 0.23

bc.inlet.fluid.temperature = 300.0

bc.outlet = po
bc.outlet.fluid.pressure =  101325.