Berechnen des advektiven und diffusen Transports

Das AddiDict-Modul ermöglicht die Simulation des Transports durch Advektion und Diffusion. Das Strömungsfeld, das Partikel advektiv transportiert, wird durch einen externen Druckabfall oder eine vorgegebene mittlere Geschwindigkeit angetrieben und mithilfe der in FlowDict verfügbaren Löser berechnet. Advektive und diffusive Transportphänomene werden mithilfe der direkten Partikeldynamik oder durch die Lösung der feldbasierten Advektionsgleichung in Kombination mit Laplace-Diffusion modelliert.

Beide Methoden ermöglichen die Analyse der zeitabhängigen Massenverteilung, der Austritts- oder Schichtkonzentrationen, der Verweilzeit, der Durchbruchskurven und weiterer statistischer Größen.

Zusätzlich ist es möglich, Adsorptionssimulationen mit den Langmuir- und Toth-Adsorptionsisothermen durchzuführen.

Untersuchungen zum Partikeltransport in Suspensionen und Emulsionen in porösen Medien bei industriellen und natürlichen Prozessen, z.B.:

• Abwasser 
• Ausbreitung von Schadstoffen unter Oberflächen
• Verschmutzung von Membranen 
• Seewassereinspritzung in Ölvorkommen
• Partikeladsorption organische Schadstoffe im Grundwasser
• Adsorption für Filtrations- und Abscheideprozesse von Gasen, Schadstoffen, Dämpfen, CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS)
• Modellierung der Abgasnachbehandlung in Katalysatoren

AddiDict kann die Bewegung von Partikeln durch Advektion und Diffusion verfolgen. In einer 3D-Struktur beginnt ein solches Tracer-Experiment mit der anfänglichen Platzierung von Partikeln, gefolgt von der Verfolgung ihrer Bewegung, bis sie entweder den Rechengebiet verlassen oder eine Strukturoberfläche erreichen, die sie auffängt.

Das Strömungsfeld, das die Advektion induziert, wird durch einen externen Druckabfall oder eine vorgegebene mittlere Geschwindigkeit angetrieben und mit den in FlowDict verfügbaren Lösern berechnet. Die Diffusion wird durch einen Random-Walk-Algorithmus modelliert, der entweder die Brownsche Bewegung großer Partikel in einer umgebenden Flüssigkeit oder die Diffusionsbewegung einzelner Moleküle darstellen kann.

Die Interaktion von Partikeln mit festen oder porösen Bestandteilen kann auf verschiedene Weise modelliert werden, sodass die Partikel beim Aufprall unbeweglich werden oder abprallen und ihren Transport durch die Struktur fortsetzen.

In der Nachbearbeitung werden Durchbruchskurven, zeitabhängige Partikelkonzentrationen und einfache chemische Reaktionen erster Ordnung berechnet.

Im Gegensatz zu „Track Particles & Molecules“ verwendet „Transport Concentration Field“ einen kontinuumsmechanischen Ansatz, bei dem das Konzentrationsfeld als primäre Variable im Mittelpunkt steht und nicht einzelne Partikel verfolgt werden. Diese Verbesserung ermöglicht es Benutzern, die molare Konzentration von gelösten Stoffen in einem Lösungsmittel zu modellieren und dabei sowohl den Transport aufgrund der Lösungsmittelbewegung (Advektion) als auch die diffusionsgetriebene Bewegung von Bereichen mit hoher zu Bereichen mit niedriger Konzentration zu erfassen.

Der Lösungsalgorithmus ist in den LIR-Löser integriert, und das für die Advektion erforderliche Strömungsfeld kann mit LIR-, EJ- oder SimpleFFT-Lösern berechnet werden. Benutzer können je nach Bedarf einen oder beide Transportmechanismen anwenden.

Der Löser deckt den gesamten Bereich der Péclet-Zahlen ab, von reiner Diffusion (Pe = 0) bis zu reiner Advektion (Pe = ∞), und ermöglicht so alle Transportregime. Darüber hinaus ist der Transportalgorithmus vollständig kompatibel mit adaptiven Gittern, die aus der Strömungsberechnung mit dem LIR-Löser stammen.

Bei der Nachbearbeitung werden Durchbruchskurven und die intrinsisch gemittelte Konzentration pro Scheibe senkrecht zur Durchgangsrichtung grafisch dargestellt.

Adsorptionsbasierte Prozesse werden häufig zur Entfernung von Schadstoffen und Gerüchen in verschiedenen alltäglichen Anwendungen eingesetzt. Diese Prozesse basieren oft auf Materialien mit großen inneren Submikron-Oberflächen, wie Aktivkohle oder Zeolithe. In der Landwirtschaft tragen diese Materialien beispielsweise zum Schutz vor Düngemitteln und Pestiziden bei und sind gleichzeitig für die Gewährleistung der Trinkwassersicherheit und die Abwasserbehandlung von entscheidender Bedeutung.

Nutzen Sie AddiDict Adsorption, um diese Prozesse zu modellieren, indem Sie Tracerpartikel simulieren, die sich durch die Struktur bewegen und mit porösen Voxeln interagieren. Innerhalb der porösen aktiven Zone werden die maßgeblichen Adsorptionsgleichungen auf der Grundlage der transportierten Konzentration und der Gleichgewichtskonzentration gelöst. Die Ergebnisse umfassen das Durchbruchverhalten bestimmter Arten sowie die lokal adsorbierte Last innerhalb der porösen aktiven Zonen im Laufe der Zeit.