×
伯恩，C.D。;S.A.斯科特。;丹尼斯，J.S。;穆勒，C.R。

气固反应格子Boltzmann模型的实验验证。 （英语） Zbl 1426.76594号

J.计算。物理学。 231，第16号，5334-5350（2012）.
小结：使用格子Boltzmann方法模拟气固反应，其中气相和固相的成分随时间变化，而相之间的边界保持不变。采用多重弛豫时间MRT D3Q19模型处理体气相的流动；采用具有不同粒间和粒内扩散率的单一弛豫时间BGK D3Q7模型，将稀释反应物视为被动标量。通过修改S.P.沙利文等人[“用格子Boltzmann方法模拟填充床反应器”，《化学工程科学》60，第12期，3405–3418（2005；doi:10.1016/j.ces.2005.01.038)]包括固体反应物的转化。详细的计算模型能够捕捉反应堆系统中遇到的多尺度物理。具体而言，该模型再现了多孔催化剂球（孔隙尺度）反应的稳态分析解和Re=10（颗粒尺度）下传质到球表面的经验解。证明了模型与实验在1023K和10^{5}Pa下CO中单一多孔Fe_2O_3球瞬态还原为Fe_3O_4的定量一致性。在相同条件下还原Fe（2）O（3）填充床（反应器规模）的模型解在25 s后接近实验结果，但需要超长的处理时间。所提出的晶格玻尔兹曼模型成功地解决了孔隙、粒子和反应堆尺度上的质量输运问题，并强调了LB方法在对流、扩散和反应物理建模中的相关性。

引用于1文件

MSC公司：

76米28 粒子法和晶格气体法
76T15型 尘气两相流
76伏05 流动中的反应效应
76-05 流体力学相关问题的实验工作

关键词：

格子Boltzmann模型;非均相气固反应;氧化铁还原;填充床
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{C.D.Bohn}等人，J.Compute。物理学。231，第16号，5334--5350（2012；Zbl 1426.76594）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Higuera，F.J。；Jiménez，J.，格子气体模拟的Boltzmann方法，Europhys。莱特。，9, 663-668 (1989)
[2] 陈，S。；Doolen，G.D.，流体流动的格子Boltzmann方法，流体力学年鉴。，30, 329-364 (1998) ·Zbl 1398.76180号
[3] 何，X。；罗，L.，晶格玻尔兹曼方法理论：从玻尔兹曼方程到晶格玻尔茨曼方程，物理学。E版，56，6811-6817（1997）
[4] 何，X。；罗，L.-S.，晶格玻尔兹曼方程的先验推导，物理学。版本E，55，R6333（1997）
[5] Abe，T.，利用玻尔兹曼方程的离散纵标法推导晶格玻尔兹曼法，J.Compute。物理。，131, 241-246 (1997) ·Zbl 0877.76062号
[6] Wolf-Gladrow，D.，《格子气体元胞自动机和格子Boltzmann模型》（2000），Springer-Verlag:Springer-Verlag London·Zbl 0999.82054号
[7] 道森，S.P。；陈，S。；Doolen，G.D.，《反应扩散方程的格子Boltzmann计算》，J.Chem。物理。，98, 1514-1523 (1993)
[8] Succi，S。；贝拉，G。；Papetti，F.，《数值燃烧的晶格动力学理论》，《科学杂志》。计算。，12395-408（1997年）·Zbl 0917.76099号
[9] 菲利波娃，O。；Hänel，D.，一种用于低马赫数燃烧的新型晶格BGK方法，J.Compute。物理。，158, 139-160 (2000) ·Zbl 0963.76072号
[10] 山本，K。；何晓云。；Doolen，G.D.，用格子Boltzmann方法模拟燃烧场，J.Stat.Phys。，107367-383（2002年）·Zbl 1007.82010年
[11] 陈，S。；刘，Z。；田，Z。；Shi，B。；Zheng，C.，用于燃烧模拟的简单格子Boltzmann格式，计算。数学。申请。，55, 1424-1432 (2008) ·Zbl 1142.76424号
[12] 迈尔，R.S。；Kroll，D.M。；库佐夫斯基，Y.E。；Davis，H.T。；Bernard，R.S.，使用格子Boltzmann方法模拟通过珠包的流动，Phys。流体，10，60-74（1998）
[13] 沙利文，S.P。；萨尼，F.M。；Johns，M.L。；Gladden，L.F.，使用格子Boltzmann方法模拟填充床反应器，化学。工程科学。，60, 3405-3418 (2005)
[14] Freund，H。；Zeiser，T。；Huber，F。；克莱姆，E。；布伦纳，G。；杜斯特，F。；Emig，G.，随机填充固定床反应器中单相反应流动的数值模拟和实验验证，化学。工程科学。，58, 903-910 (2003)
[15] Zeiser，T。；Lammers，P。；克莱姆，E。；李永伟。；伯恩斯多夫，J。；Brenner，G.，用格子Boltzmann方法计算催化剂填充管中的流动、分散和反应，化学。工程科学。，561697-1704（2001年）
[16] Manjhi，N。；北弗尔马。；Salem，K。；Mewes，D.，用格子Boltzmann方法模拟填充床吸附器中的三维速度和浓度分布，化学。工程科学。，61, 7754-7765 (2006)
[17] 北弗尔马。；Salem，K。；Mewes，D.，用格子Boltzmann方法模拟多孔吸附剂填充床中的微观和宏观传输，化学。工程科学。，623685-3698（2007年）
[18] 康（Kang，Q.）。；张，D。；陈，S。；He，X.，《多孔介质中化学溶解的格子Boltzmann模拟》，Phys。修订版E，650036318（2002）
[19] Succi，S.，《流体动力学及其以外的格子Boltzmann方程》（2001），牛津大学出版社：牛津大学出版社·Zbl 0990.76001号
[20] Sukop，M。；Thorne，D.，《Lattice Boltzmann Modeling:An Introduction for Geoscients and Engineers》（2006年），施普林格-弗拉格：施普林格荷兰
[21] Benzi，R。；Succi，S。；Vergassola，M.，《晶格玻尔兹曼方程：理论和应用》，《物理学》。代表，222145-197（1992）
[22] 艾登，C.K。；Clausen，J.R.，复杂流动的格子-玻尔兹曼方法，流体力学年鉴。，42, 439-472 (2010) ·Zbl 1345.76087号
[23] 博格丹迪，L.V。；Engell，H.-J.，《铁矿石的还原》（1971），《施普林格-弗拉格：柏林施普林格》
[24] Omori，Y.，《高炉现象和建模》（1987），爱思唯尔：爱思唯尔伦敦
[25] Messerschmitt，A.，《制氢工艺》，美国，专利，971206（1910）
[26] Bohn，C.D。；穆勒，C.R。；克莱顿，J.P.E。；Hayhurst，A.N。；戴维森，J.F。；斯科特，S.A。；Dennis，J.S.，《利用填充床中氧化铁的氧化还原反应生产超纯氢气并同时捕获二氧化碳》，印第安纳州末。化学。研究，47，7623-7630（2008）
[27] 加尔维塔，V。；施罗德，T。；Munder，B。；Sundmacher，K.，《利用循环水煤气变换反应器为PEM燃料电池生产低CO_x含量的氢气》，《国际氢能杂志》，33，1354-1360（2008）
[28] 杨，J。；蔡，N。；Li，Z.，通过煤焦化学循环燃烧直接还原氧化铁的蒸汽-铁工艺制氢，《能源燃料》，22，2570-2579（2008）
[29] Li，F。；Kim，H.R。；Sridhar，D。；Wang，F。；曾磊。；陈，J。；Fan，L.S.，《合成气化学循环气化工艺：氧载体颗粒选择和性能》，《能源燃料》，第23期，第4182-4189页（2009年）
[30] Higuera，F.J。；Succi，S。；Benzi，R.，《增强碰撞的晶格气体动力学》，Europhys。莱特。，9, 345-349 (1989)
[31] D’Humiéres，D。；金茨堡，I。；Krafczyk，M。；Lallemand，P。；Luo，L.，三维多重弛豫时间晶格玻尔兹曼模型，Phil.Trans。R.Soc.伦敦。A、 360、437-451（2002）·Zbl 1001.76081号
[32] Lallemand，P。；罗，L.，晶格玻尔兹曼方法理论：二维和三维的声学和热学性质，物理学。E版，68、125（2003）
[33] 潘，C。；Luo，L.S。；Miller，C.T.，多孔介质流动模拟的格子Boltzmann格式评估，计算。流体，35898-909（2006）·Zbl 1177.76323号
[34] Premnath，K.N。；Abraham，J.，《不可压缩流动的三维多松弛时间（MRT）格子Boltzmann模型》，J.Comp。物理。，224, 539-559 (2007) ·Zbl 1116.76066号
[35] 何，X。；Luo，L.S.，不可压缩Navier-Stokes方程的格子Boltzmann模型，J.Stat.Phys。，88, 927-944 (1997) ·Zbl 0939.82042号
[36] Flekköy，E.，《混相流体的Lattice Bhatnagar-Gross-Krook模型》，Phys。版本E，47，4247-4257（1993）
[37] 斯托克曼，H.W。；玻璃，R.J。；库珀，C。；Rajaram，H.，《通过晶格Boltzmann的三维弥散的准确性和计算效率：粗糙断裂和双扩散指进中弥散的模型》，国际期刊Mod。物理学。C.，9，1545-1557（1998）
[38] 拉辛，I。；Succi，S。；Miller，W.，被动标量扩散的多松弛晶格动力学方法，J.Compute。物理。，206, 453-462 (2005) ·兹比尔1120.76354
[39] van der Sman，R.G.M.，有限Boltzmann格式，计算。流体，35，849-854（2006）·Zbl 1177.76339号
[40] Chen，S.，《用格子Boltzmann模型模拟存在旋转时的成分对流》，国际J.Therm。科学。，49, 2093-2107 (2010)
[41] Bhatnagar，P.L。；毛重，E.P。；Krook，M.，气体碰撞过程模型。I.带电和中性单组分系统中的小振幅过程。，物理学。版次：94，511-525（1954）·Zbl 0055.23609号
[42] 布鲁诺，S。；埃米特，P.H。；Teller，E.，《气体在多分子层中的吸附》，美国化学杂志。《社会学杂志》，60，309-319（1938）
[43] Bohn，C.D。；克莱顿，J.P。；穆勒，C.R。；戴维森，J.F。；Hayhurst，A.N。；斯科特，S.A。；Dennis，J.S.，《一氧化碳与二氧化碳混合还原氧化铁的动力学》，AIChE J.，56，1016-1029（2010）
[44] 埃尔根，S。；Orning，A.A.，《流体通过随机填充柱和流化床的流动》，工业工程化学。决议，41，1179-1184（1949）
[45] Thiele，E.W.，催化活性与颗粒大小之间的关系，工业工程化学。决议，31，916-920（1939）
[46] Aris，R.，《关于不规则颗粒的形状因子——I》，《化学》。工程科学。，6, 262-268 (1957)
[47] 邹强。；He，X.，关于格子Boltzmann-BGK模型的压力和速度边界条件，Phys。流体，91591-1598（1997）·Zbl 1185.76873号
[48] 加利文，医学硕士。；Noble，D.R。；Georgiadis，J.G。；Buckius，R.O.，《晶格Boltzmann模拟反弹边界条件的评估》，Int.J.Numer。液体方法，25，249-263（1997）·Zbl 0889.76061号
[49] Ranz，W.E。；Marshall，W.R.，《水滴蒸发：第一部分，化学》。工程进度。，48, 141-146 (1952)
[50] Satterfield，C.N.，《实践中的多相催化》（1980年），：McGraw-Hill:：McGraw-Hill London，（第4章，第86-94页）
[51] 第三，J.R。；斯科特·D·M。；斯科特，S.A。；Müller，C.R.，使用DEM建模的水平旋转圆柱体内颗粒材料的切向速度剖面，颗粒。物质。(2010) ·Zbl 1267.76123号
[52] T.Zeiser，Verwendung von Hochleistungsren领导下的engen Rohren中von durchströmten Kugelschüttungen的模拟与分析，爱尔兰根大学博士论文，2008年。；T.Zeiser，Verwendung von Hochleistungsren领导下的engen Rohren中von durchströmten Kugelschüttungen的模拟与分析，爱尔兰根大学博士论文，2008年。
[53] 塞德曼，A.J。；Johns，M.L。；亚历山大，P。；Gladden，L.F.，《填充床中结构和流动的可视化》，Mag.Reson。图像。，16, 497-500 (1998)
[54] Lebon，L.公司。；Oger，L。；Leblond，J。；胡林，J.P。；新南威尔士州马提斯。；Schwartz，L.M.，脉冲梯度核磁共振测量和球形填料流速分布的数值模拟，物理。流体。，8, 293-301 (1996)
[55] 库佐夫斯基，Y.E。；斯克里文，L.E。；Davis，H.T。；Hammer，B.E.，《珠包中速度剖面和速度分布的核磁共振成像》，Phys。流体。，8, 863-871 (1996)
[56] 新墨西哥州扎沃龙科夫。；Aerov，M.E。；Umnik，N.N.，《颗粒层的水力阻力和堆积密度》，Zhurnal Fizicheskos Khimii。，23342-360（1949），（原文俄文）
[57] 迈尔，R.S。；Bernard，R.S.，《孔隙尺度流动模拟中的晶格-玻尔兹曼精度》，J.Compute。物理。，229, 233-255 (2010) ·Zbl 1213.76203号
[58] J.O.Hirschfelder。；柯蒂斯，C.F。；Bird，R.B.，《气体和液体的分子理论》（1954年），约翰·威利父子公司：约翰·威利及其子公司纽约·Zbl 0057.23402号
[59] Ladd，A.J.C.，通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第二部分。数值结果，J.流体力学。，271, 311-339 (1994) ·Zbl 0815.76085号
[60] Asinari，P.，用于混合建模的多重松弛时间晶格Boltzmann方案的渐近分析，计算。数学。申请。，551392-1407（2008年）·Zbl 1142.76463号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。