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COMSOL Multiphysics® 6.2 Release Highlights

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Neuerungen im Chemical Reaction Engineering Module

Für Nutzer des Chemical Reaction Engineering Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.2 Verbesserungen bei der Modellierung von Gas-Flüssigkeit-Gleichgewichten, die konzentrierte Mischungen mit zwei oder mehr Komponenten betreffen, sowie neue Funktionen für eine konsistente Initialisierung und neue Möglichkeiten zur Parameterschätzung. Hier erfahren Sie mehr über die Updates.

Gleichgewicht für Dampf-Flüssigkeit-Grenzflächen

Es wurden neue Funktionen für die Modellierung von Gas-Flüssigkeit-Gleichgewichten mit konzentrierten Lösungen hinzugefügt. Diese Funktionalität ist in Form von drei neuen Erweiterungen für das Interface Transport of Concentrated Species verfügbar: Vapor Inflow (für die Modellierung von laminarer Strömung und Dampfgleichgewichten an reinen Flüssigkeitsoberflächen), Vapor-Liquid Interface (für die Modellierung von stromaufwärts gelegenen Einlässen und laminarer Strömung mit einem beweglichen Netz) und Vapor-Liquid-Mixture Interface (für die Modellierung von turbulenter Strömung und Phasengrenzen zwischen Dampf und Flüssigkeit). Darüber hinaus sind neue Multiphysik-Interfaces für die Verdampfung und Kondensation an einer beweglichen Dampf-Flüssigkeits-Grenzfläche zur Modellierung der Zweiphasenströmung mit beweglichem Netz verfügbar. Diese Ergänzungen erleichtern die Modellierung von Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichten und ermöglichen die Einbeziehung von Kondensation und Verdampfung in Mehrphasenströmungsmodelle, was bisher manuell erfolgen musste. Sie können sich diese neuen Features in dem Tutorial-Modell Evaporation of Ethanol and Water from a Wine Glass ansehen.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Vapor-Liquid Interface, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Ethanol-Wasser-Gemisch-Modell im Grafikfenster.
Das Feature Vapor-Liquid Interface am Beispiel einer Ethanol-Wasser-Mischung.

Konsistente Initialisierung von chemischen Gleichgewichten

Für Gleichgewichtsreaktionen kann im Knoten Initial Values des Interfaces Reaction Engineering eine neue Funktion Mass-preserving initialization aktiviert werden, die die Genauigkeit und Robustheit deutlich erhöht. Die Aktivierung dieser Funktion erleichtert die Definition chemischer Gleichgewichte, ohne dass manuell ein Anfangszustand berechnet werden muss. Dies ist besonders nützlich für komplexe Reaktionsmechanismen, bei denen mehrere Reaktionen als im Gleichgewicht befindlich angenommen werden. Sehen Sie sich diese Ergänzung in dem neuen Tutorial-Modell Acid-Base Equilibria and Copper Speciation in Ammonia Solution an.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Initial Values, dem entsprechenden Einstellungsfenster und einem 1D-Plot im Grafikfenster.
Das Fenster Settings für den Knoten Initial Values im Interface Reaction Engineering. Der Plot zeigt die Konzentrationen der verschiedenen in der Simulation vertretenen Spezies.

Zugang zu Funktionalität für Parameterschätzung

Das Chemical Reaction Engineering Module wurde um neue Funktionen zur Parameterschätzung erweitert, für die bisher das Optimization Module erforderlich war. Die Funktionalität zur Definition mehrerer Zielfunktionen aus experimentellen Daten ist jetzt enthalten, ebenso wie eine Reihe von Lösern, darunter die gradientenbasierten IPOPT- und Levenberg-Marquardt-Löser und der gradientenfreie BOBYQA-Löser. Diese Funktionalität ist in dem neuen Tutorial-Modell Pyrolysis of Wood zu sehen.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Parameter Estimation, dem entsprechenden Einstellungsfenster und einem 1D-Plot im Grafikfenster.
Das Fenster Settings für den Studienschritt Parameter Estimation. Der Plot zeigt einen Vergleich zwischen den experimentellen Messungen und den Simulationsergebnissen für die Temperatur und die normalisierte Masse in einem Holzpellet während der Pyrolyse.

Nichtisotherme reaktive Strömung in porösen Medien

Mit der Kopplung Reacting Flow können Sie jetzt nichtisotherme reaktive Strömungen in porösen Medien modellieren. Da dieses Feature poröse Gebiete vollständig unterstützt, müssen Sie nicht mehr sowohl die Kopplung Reacting Flow als auch die Kopplung Nonisothermal Flow einbeziehen, und Sie können dieses Feature jetzt auch in Kombination mit dem Interface Heat Transfer in Porous Media verwenden. Mit dem neuen Ansatz in Version 6.2 erhalten Sie einen konsistenten Stoff- und Wärmetransport, da alle verbundenen physikalischen Größen (Fluid, Masse und Wärme) dieselbe im Interface Chemistry definierte Thermodynamik verwenden. Darüber hinaus ist die Wärmeerhaltung jetzt genauer, da die Enthalpiediffusion automatisch berücksichtigt wird. Beachten Sie, dass Sie zur Nutzung dieser Funktionalität zu jedem der drei Transport-Interfaces, Transport of Concentrated Species, Brinkman Equations und Heat Transfer in Porous Media, das Feature Porous Medium hinzufügen müssen.

Im Interface Transport of Concentrated Species werden jetzt die Features Porous Medium und Porous Catalyst unterstützt. Beide Features erleichtern die Modellierung von Reaktionen in einem Fluid und letzteres ermöglicht auch die Modellierung von Reaktionen auf der Oberfläche einer porösen Matrix. In den Interfaces für den Wärmetransport werden jetzt die Optionen Local thermal equilibrium und Local thermal nonequilibrium unterstützt.

Das neue Tutorial-Modell Nonisothermal Reacting Flow in a Methane Steam Reformer demonstriert die Funktionalität der Kopplung Reacting Flow.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den hervorgehobenen Multiphysik-Kopplungsknoten Reacting Flow, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Methan-Dampfreformer-Modell im Grafikfenster.
Einstellungen für die Multiphysik-Kopplung Nonisothermal Reacting Flow, angewandt auf poröse Medien, am Beispiel eines Methan-Dampfreformers.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics® Version 6.2 enthält mehrere neue Tutorial-Modelle für das Chemical Reaction Engineering Module.

Parameter Estimation for Pyrolysis of Wood

Ein Holzpellet-Modell in der Farbtabelle Thermal und der mit roten Pfeilen dargestellte Wärmefluss.
Wärmeproduktion pro Volumeneinheit während der Pyrolyse eines Holzpellets, optimiert durch Parameterschätzung.

Application Library Titel:
parameter_estimation_pyrolysis_wood
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Precipitation of Barium Sulfate

Fünf T-Mixer-Modelle in der Farbtabelle Prism.
Größenintervall-Verteilung in einem T-Mixer für die Bariumsulfat-Fällung.

Application Library Titel:
BaSO4_crystallization
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Thermal Decomposition of Beta-Carotene in a Flow Reactor*

Ein 1D-Plot, der die Reaktionsgeschwindigkeit in fünf beheizten Zylindern in der Farbtabelle Prism zeigt.
Die Stabilität von Beta-Carotin in einem Fruchtsaft, der an einem beheizten Zylinder vorbeifließt, wird mithilfe der Unsicherheitsquantifizierung (UQ) untersucht.

Application Library Titel:
thermal_decomposition_uq
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*Erfordert das Uncertainty Quantification Module

Acid–Base Equilibria and Copper Speciation in Ammonia Solution

Ein 1D-Plot, der die Konzentration für verschiedene Komplexe zeigt.
Kupfer-Ionen zeigen in wässrigen Lösungen eine starke Affinität zu Ammoniak und bilden stark gefärbte, tiefblaue Komplexe. Der Plot zeigt ein Speziationsdiagramm der Konzentrationen der verschiedenen Komplexe bei Zugabe von Ammoniak.

Application Library Titel:
ion_speciation
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Nonisothermal Reacting Flow in a Methane Steam Reformer

Ein Modell eines röhrenförmigen Methan-Dampfreformers, das die Temperatur und die Verteilung des Wasserstoff-Massenanteils mit einem Isoflächen-Plot in der Farbtabelle Heat Camera Light zeigt.
Temperatur und Verteilung des Wasserstoff-Massenanteils in einem röhrenförmigen Methan-Dampfreformer.

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