多孔介质反应流仿真培训课程
培训对象
化学反应工程研究人员、催化反应器设计人员、多孔介质流动模拟工程师、能源/环境领域CFD应用人员。
培训目标
培训内容介绍
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多孔介质概述：多孔介质的定义与特征（孔隙度、比表面积、迁曲度）；多孔介质的类型（颗粒填充床、泡沫陶瓷、纤维材料、土壤岩石）；多孔介质在化工中的应用（固定床反应器、吸附分离、催化转化、燃料电池）。
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多孔介质中的流动：达西定律（Darcy‘s Law）的适用条件；达西流速与实际流速的关系；渗透率的定义与影响因素；非达西流动（Forchheimer修正）；多孔介质中的两相流动（相对渗透率、毛细压力）。
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多孔介质中的传热：多孔介质的等效导热系数；固体骨架与流体之间的对流传热；局部热平衡模型（LTE）；局部热非平衡模型（LTNE）的适用条件；多孔介质中的热弥散效应。
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多孔介质中的传质：分子扩散与努森扩散；有效扩散系数的计算（考虑孔隙率、迁曲度）；对流扩散方程；多孔介质中的轴向扩散与径向扩散；催化剂颗粒内部的扩散与反应（内扩散效率因子）。
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宏观连续模型：体积平均法的基本思想；多孔介质反应器的宏观守恒方程（连续性方程、动量方程、能量方程、组分方程）；源项的处理（反应速率、动量损失、热量交换）。
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孔隙尺度模型：孔隙尺度建模的目的（研究微观机理）；数字岩心技术（CT扫描重建）；孔隙网络模型（PNM）；直接数值模拟（DNS）在孔隙尺度中的应用；孔隙尺度模型与宏观模型的衔接。
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固定床反应器建模：固定床反应器的特点（压降、传热、催化剂填充）；固定床反应器的一维模型（拟均相、非均相）；二维模型（考虑径向分布）；固定床反应器的热点问题；床层空隙率的径向分布。
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COMSOL Multiphysics多孔介质模块：COMSOL软件的界面与操作；多孔介质流动接口的设置（Darcy定律、Brinkman方程）；多孔介质传热接口的设置（局部热平衡、局部热非平衡）；多孔介质稀物质传递接口的设置；多物理场耦合（流动-反应-传热）。
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Fluent多孔介质模型：Fluent中多孔介质模型的设置方法（多孔介质区域、粘性阻力系数、惯性阻力系数）；多孔介质源项的输入（基于Ergun方程）；多孔介质中的热平衡与非热平衡模型；化学反应与多孔介质的耦合。
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催化剂颗粒内部的反应与扩散：催化剂颗粒的有效因子（η）的计算；Thiele模数的物理意义；非等温颗粒的有效因子计算；颗粒尺度模型与反应器尺度模型的耦合。
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多孔介质反应器案例：甲烷重整固定床反应器模拟（蒸汽重整、自热重整）；汽车尾气催化转化器模拟（流场分布、转化效率）；SOFC固体氧化物燃料电池模拟（多孔电极中的传输与反应）。
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综合实战项目：典型多孔介质反应器（如固定床催化反应器、壁流式过滤器）的CFD仿真，包含几何建模、多孔介质参数设置、反应动力学输入、流动-传热-传质耦合求解、结果分析与优化建议。
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