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流向变换反应器高维模型的数值模拟

卢洪涛  
【摘要】:20世纪80年代发展起来的流向变换技术是一种重要的化工新技术,它能显著地改善一些重要的反应系统的反应器性能,特别是低浓度气体的放热反应。此类反应器有沿反应器床缓慢传播的陡峭的热波和浓度波,其模型一般为非线性反应-对流-扩散偏微分方程组。本文对这类反应器高维模型的数值算法进行研究,并以二氧化硫催化氧化流向变换反应器为例进行实际计算,计算结果较好。 对考虑了管壁热传导影响的圆管式径向对称流向变换反应器三维模型,首先利用ADI法(Alternating direct implicit method,交替方向隐式法)建立新的求解格式。以二氧化硫催化氧化流向变换反应器为例,利用新的计算格式进行计算。然后,为了更精确有效地计算缓慢移动的波前,利用新近提出的一种迭代网格节点重分布方法建立了新的自适应计算格式,对此问题重新进行计算,并比较了计算结果。此网格节点重分布方法主要是通过适当的自变量变换将物理区域的变步长问题转换为计算区域的等步长问题,可利用控制函数来提高网格节点分布的有效性。计算结果表明,这些计算格式是稳定有效的。


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