混合氣體在典型多孔介質內擴散過程的數值模擬

谷偉 張虎 李增耀 陶文銓

摘要：為研究孔徑大小對擴散過程的影響及組分之間在擴散過程中的相互作用，采用Maxwcll—Stefan模型對混合氣體在典型多孔介質內的擴散過程進行了數值模擬，首先引用前人的實驗結果驗證了該模型及數值方法的可靠性，在此基礎上，采用該模型研究了孔徑大小對CH₄/Ar二元混合氣體在多孔介質內擴散過程的影響，以及CH₄/Ar/H₂三元混合氣體在多孔介質內擴散過程中各組分之間的相互作用，研究表明：當孔半徑小于0.5 um時，cH₄/Ar的擴散過程隨孔半徑的增大而加快，當孔半徑大于0.5μm時，CH₄/Ar的擴散過程不受孔半徑的影響；當不同組分之間的相互拖帶作用大于自身的濃度梯度作用時，可能產生逆向擴散、局部壓力回升現象；小分子較大分子擴散得快；Maxwell-Stefan模型能夠有效地模擬多元混合氣體的擴散過程。