在工程領域和理論研究過程中,氣體或氣溶膠之間的擴散、混合問題是我們經(jīng)常能夠遇到的。當下有很多關于此類問題的討論,但是大部分的研究都把重點放在了小分子在某些介質的擴散上 ^[1],極少有對于兩種以上氣體的擴散混合問題的研究,本文討論了兩種氣體在高壓作用下的擴散混合問題,對于此類問題做到了一定程度上的補充。本文通過對流體力學技術的應用,對Kr和Xe兩種氣體在密封空間中經(jīng)高壓釋放后的擴散混合問題進行模擬,進而完成了對密封空間內(nèi)兩種氣體的擴散混合規(guī)律進行了討論。

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【部分圖文】：

圖1模擬實驗布局圖

為了研究高壓沖擊下氣體擴散混合問題,進行了模擬實驗。具體實驗布置如下圖所示:如圖1所示,為仿真實驗布局的剖面圖。炸藥被放置在畫面中央。在儀表的左右兩側各放置三個圓柱體,長度為0.3米,半徑為0.05米。15L氣體氙氣,右邊三個鋼瓶共含300L氣體Kr。

圖220GPa壓力下2400s時空間中Kr的體積摩爾濃度范圍取樣點個數(shù)

通過模擬我們發(fā)現(xiàn),當時間達到2400s時,Kr和Xe仍然沒有完全均勻擴散,但已經(jīng)非常接近均勻狀態(tài)。而且,不可能實現(xiàn)完全的一致性。此時,我們認為這兩種氣體在z=5平面上是均勻混合的,但我們無法確定這兩種氣體在整個空間中是否達到了均勻狀態(tài)。我們可以用下面的圖表來判斷。如下兩圖是240....

圖320GPa壓力下2400s時空間中Xe的體積摩爾濃度范圍取樣點個數(shù)

圖220GPa壓力下2400s時空間中Kr的體積摩爾濃度范圍取樣點個數(shù)通過計算,我們發(fā)現(xiàn)混合不均勻度的值已經(jīng)低于0.05,從工程的角度來看,這個時候我們可以認為空間已達到均勻狀態(tài)的氣體擴散和混合。氣體混合均勻,結果相對準確。同時,壓力入口-質量入口切換方法的應用是直接可行的。

圖２．１流體力學的三大研究方法??

圖２．１流體力學的三大研究方法??的控制方程組??

本文編號：3962674