非理想体系多离子非稳态扩散模型及数值模拟

论文摘要

在众多工程领域中均存在扩散现象。大多数扩散模型均是采用经典的Fick定律,仅考虑理想溶液中离子浓度梯度对扩散的驱动,未考虑多离子溶液环境对扩散的影响。溶液中离子间的静电作用导致溶液偏离理想状态,使得各离子浓度不能完全有效发挥,实际的扩散现象得不到合理的解释。基于广义线性扩散通量方程,引入Guntelberg修正的活度系数表征理想溶液与实际溶液中离子浓度的偏差,结合质量平衡方程,建立了适用于非理想体系的多离子非稳态扩散模型。采用已有试验数据与模型结果进行了对比分析,验证了所建模型的正确性和有效性。选用有限元软件Comsol Multiphysics对所建模型进行数值求解,结果表明:溶液非理想性特征对离子扩散具有显著的阻滞作用。当离子价位一定时,初始浓度越高对离子扩散阻滞效果越明显;在源浓度一定的情况下,离子价位越高对扩散阻滞效果越强。

论文目录

• 1 研究背景
• 2 非理想体系多离子非稳态扩散模型
•   2.1 多离子扩散通量方程
•   2.2 多离子非稳态扩散模型
• 3 模型验证
• 4 数值计算
•   4.1 定解条件
•   4.2 模型参数
•   4.3 数值模拟及分析
•     4.3.1 离子价位对扩散的影响
•     4.3.2 离子初始浓度对扩散的影响
•     4.3.3 分析与讨论
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张志红,陈杨,郑九州,田改垒,杨凡

关键词: 非理想溶液,多离子,活度系数,非稳态扩散模型

来源: 水资源与水工程学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用,工业通用技术及设备

单位: 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金项目(51678012)

分类号: TB126;X50

页码: 213-217+223

总页数: 6

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