两种惰性气体扩散混合规律研究

发布时间：2024-04-23 05:16

　　在工程领域和理论研究过程中,气体或气溶胶之间的扩散、混合问题是我们经常能够遇到的。当下有很多关于此类问题的讨论,但是大部分的研究都把重点放在了小分子在某些介质的扩散上 ^[1],极少有对于两种以上气体的扩散混合问题的研究,本文讨论了两种气体在高压作用下的扩散混合问题,对于此类问题做到了一定程度上的补充。本文通过对流体力学技术的应用,对Kr和Xe两种气体在密封空间中经高压释放后的扩散混合问题进行模拟,进而完成了对密封空间内两种气体的扩散混合规律进行了讨论。

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【部分图文】：

图1模拟实验布局图

为了研究高压冲击下气体扩散混合问题,进行了模拟实验。具体实验布置如下图所示:如图1所示,为仿真实验布局的剖面图。炸药被放置在画面中央。在仪表的左右两侧各放置三个圆柱体,长度为0.3米,半径为0.05米。15L气体氙气,右边三个钢瓶共含300L气体Kr。

图220GPa压力下2400s时空间中Kr的体积摩尔浓度范围取样点个数

通过模拟我们发现,当时间达到2400s时,Kr和Xe仍然没有完全均匀扩散,但已经非常接近均匀状态。而且,不可能实现完全的一致性。此时,我们认为这两种气体在z=5平面上是均匀混合的,但我们无法确定这两种气体在整个空间中是否达到了均匀状态。我们可以用下面的图表来判断。如下两图是240....

图320GPa压力下2400s时空间中Xe的体积摩尔浓度范围取样点个数

图220GPa压力下2400s时空间中Kr的体积摩尔浓度范围取样点个数通过计算,我们发现混合不均匀度的值已经低于0.05,从工程的角度来看,这个时候我们可以认为空间已达到均匀状态的气体扩散和混合。气体混合均匀,结果相对准确。同时,压力入口-质量入口切换方法的应用是直接可行的。

图２．１流体力学的三大研究方法??

图２．１流体力学的三大研究方法??的控制方程组??

本文编号：3962674