化学反応工学モジュールのアップデート
化学反応工学モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.0 では, 非等温反応流のモデリング用インターフェース, 多孔質材料の取り扱い改善, および多孔質触媒の新機能が追加されています. これらのアップデートについては, 以下をご覧ください.
非等温反応流
非等温反応流モデルを自動的にセットアップする非等温反応流マルチフィジックスインターフェースが登場しました. リアクティングフローのマルチフィジックスカップリングにより, 非等温反応流のモデリングがより簡単になりました. 新しい定式化により, 化学界面および熱伝達界面からの反応を使用する場合, 一貫したエネルギーバランスが得られます. 以前は, エネルギー収支を手動で定義する必要がありました. 化学インターフェースを使用すると, 化学反応エンジニアリングモジュールの組み込みデータベースから熱力学的特性を使用することもできます. この新機能は, 既存のチュートリアルモデルであるDissociation in a Tubular Reactorで見ることができます.
多孔質材料の取り扱いを大幅に改善
多孔質材料は, 多孔質材料ノードの位相別特性表で定義されるようになりました. さらに, 固体と流体のフィーチャーにサブノードを追加し, 各相に複数のサブノードを定義することができます. これにより, 材料特性や設定を重複させることなく, 流体流れ, 化学種輸送, 熱伝導に1つの同じ多孔質材料を使用できるようになりました. この新しいアップデートは, チュートリアルモデルNOx Reduction in a Monolithic Reactor でご覧いただけます.
不均一反応と吸着のための多孔質触媒の特徴
希釈種輸送および濃縮種輸送インターフェースで利用可能な新しい多孔質触媒機能が充填ベッド機能に加わりました. この新機能は, マクロポアのみで構成されるネットワークまたは充填ベッドを定義します. これは, マクロポーラスマトリックスを形成するマトリックス, 骨格, または粒子自体が多孔性ではないことを意味します. これにより, モデルの定義が大幅に簡素化され, 多孔質膜, フィルター, および化学工学や材料科学におけるその他の一般的なデバイスなどの系がカバーされます. 新しい機能により, 吸着および脱着プロセスだけでなく, 不均一反応を定義することが可能です.
希釈された種による乱流反応流
反応流, 希釈種のカップリング機能が拡張され, 希薄溶液と乱流を処理できるようになりました. 新しい機能では, 溶媒と溶質の相互作用のみが定義され, モデル方程式の定義と解法が大幅に簡素化されるため, 計算コストが削減されます. この新機能は, 撹拌槽型反応器の乱流混合チュートリアルモデルで確認できます.
ブリンクマン方程式界面のポーラススリップ
多孔質媒体中の流れの境界層は非常に薄く, ブリンクマン方程式モデルで解決するのは非現実的な場合があります. 新しい多孔質スリップ壁処理機能を使用すると, 境界層内の完全なフロープロファイルを解決することなく, 壁を考慮することができます. その代わりに, 表面で応力条件を適用し, 境界層速度プロファイルの漸近解を利用することで, バルクフローで適切な精度を得ることができます. この機能は, ブリンクマン方程式インターフェースのセットアップウィンドウで有効にし, デフォルトの壁条件に使用されます. この新機能は, ブリンクマン方程式で記述される地下流を含み, モデル領域が大きいほとんどの問題で使用することができます.
多孔質媒体の熱伝導
多孔質媒体における熱伝達の機能を刷新し, より使いやすくなりました. 新しい多孔質媒体物理エリアが熱伝導ブランチに追加され, 多孔質媒体中の熱伝導, 局所熱非平衡, 充填層界面中の熱伝導が含まれます. これらのインターフェースはすべて機能的に類似していますが, 違いは, これらのインターフェース内のデフォルトの多孔質媒体ノードが, 3つのオプションのうちの1つを選択していることです. 局所熱平衡, 局所熱非平衡, または充填層です. 後者のオプションは前述のとおりで, 局所熱非平衡インターフェースは, マルチフィジックスカップリングに取って代わり, 流体相と固相の2つの温度モデルに対応するものです. 典型的なアプリケーションは, 金属発泡体のように液相の強い対流と固相の高い伝導による多孔質媒体の急速な加熱または冷却を伴うことがあります. 局所熱平衡インターフェースを選択すると, 新たな平均化オプションが利用でき, 多孔質媒体の構成に応じて有効熱伝導率を定義することができます.
さらに, 3種類の多孔質媒体の均質化された量に対して, 統一された方法でポスト処理変数が利用可能です. これらの既存のチュートリアルモデルで, 新しく追加された多孔質媒体をご覧ください:
多孔質媒体内の非等温流
新しい非等温流, ブリンクマン方程式マルチフィジックスインターフェースは, 多孔質媒体内の熱伝達と流体の流れの間の結合を自動的に追加します. これは, 多孔質媒体の熱伝達とブリンクマン方程式のインターフェースを組み合わせたものです. この新機能は, 多孔質媒体 のチュートリアルモデルの既存の自然対流で確認できます.
粘度計算の新手法：Davidson 粘度モデル
多成分混合物の粘度を計算するための新しい Davidson モデルは, 系内の気体の運動量に対する各成分の寄与に基づいています. Davidson モデルで粘度を計算するために必要なデータは, 与えられた温度と圧力における純成分の分子量と粘度だけです. Davidson モデルは計算効率が高く, 二元混合気体の粘度を推定するのに利用できる最も優れたモデルと同等の精度をもっています.
ペレットベッドにおけるマルチスケール熱伝達
充填層での新しい熱伝達インターフェースが追加され, ペレット層での熱伝達をモデル化しています. ペレット床は, 流体とペレットで構成される多孔質媒体として表されます. ペレットは, 温度が放射状に変化する球状の均質化された多孔質粒子としてモデル化されます. ペレット内の温度分布は, 充填層のすべての位置について計算されます. これは, ペレットの表面と流体の間の格子間熱流束を介して, 周囲の流体の温度に結合されます.
新しい機能は, 化学種の輸送に対応する機能と組み合わせると, 充填層熱エネルギー貯蔵システムの熱または充填層の化学反応をモデル化するのに役立ちます. 新しい 充填ベッド蓄熱 システムチュートリアルモデルでこの新機能をご覧ください.
チュートリアルモデルの新規作成とアップデート
COMSOL Multiphysics® バージョン 6.0 では, 化学反応エンジニアリングモジュールに新しいチュートリアルモデルが追加され, アップデートされました.
代謝反応ネットワークにおける振動
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酸化溶解による金のリサイクル
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キュービック自己触媒作用：グレイスコットモデルの探索
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