对流扩散方程学习书籍

2022-12-11 06:56:21   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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对流扩散方程学习书籍

对流和扩散效应共同作用

每当我们考虑某种溶解物质(溶质)或气体混合物中的某一组分的质量传递时,都需要注意,浓度梯度会引起扩散。如果存在流体整运动,则对流也会对化学物质做出通量贡献。因此,我们常常需要分析对流和扩散的综合效应。对于稀物质:

示例:微通道中的对流和扩散

对于稳态的层流,沿速度场的流线不会相互交叉。而对于湍流,情况就不那么简单了,我们将在下面详细讨论。对于层流情况,由于对流仅传递与速度相切(即沿流线方向)的质量,因此,对流不能在相邻流体层之间引起质量传递。对于稳态的层流,只有扩散才能在

于流体流动的方向引起质量传递。

对于微通道中的扩散混合,我们通过建立简单的模型,就能看出“与流动方向相切的对流”和“与流动方向垂直的扩散”之间的区别。在这个示例中,水从左上角和左下角的两个入口流入,从右上角和右下角的两个出口流出。由于装置为微米尺度,因此雷诺数很小,流动为Stokes流态,其流动剖面沿垂直轴和水平轴都对称。

假设我们仅从左下方的入口注入一种浓度为1mM1mmol/L)的溶解化学物质,而在左上方入口注入纯水。当两种流体在通道中心线相遇时,会在垂直(y)方向产生浓度梯度,扩散作用会将溶质从通道下半部分输送到上半部分。


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