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  我们知道，物质的受热分解在化学中很常见，例如铵盐的受热分解，硝酸盐的受热分解，还有一些有机物的分解等等。在我们的生活中，也经常会发生以下情况：酒精，双氧水，醋等如果开口放置一段时间就会变少，由于它们挥发至空气中，从而质量减少。还有一些物质在受热的时候会发生分解，例如，蒸馒头在和面时往里边加入小苏打，之后放到较温暖的地方等面团发酵，这个过程中小苏打会发生分解，生成二氧化碳，这也就是为什么我们吃到的馒头会很蓬松的原因了。此外，以前有一种成分是碳酸氢氨的氨肥，使用它后经常要用土将其掩埋，否则还未等植物完全吸收它可能就已经分解完了，这样也是一种浪费，同时造成很大的经济损失，这样会在一定程度上使它的使用率降低。

  要分析物质分解过程产生的一些变化情况，可以通过仿真的手段来进行分析，在这里，我们今天主要是要利用COMSOL软件来模拟一个简单的热分解反应过程，从而得到此过程中物质发生的变化，例如流体的流速、物质的浓度、反应器中的温度分布情况等。
   该反应在下图中的反应器中进行的，含有反应物的流体从左侧入口进入反应器，流经一段距离后底部会经过一个阶梯，之后再反应器中内置一个圆柱体热源，最后从右侧出口流出。



  对于以上的三维模型，我们可以进行简化处理，由于流体在y轴方向上的分布情况是一定的，所以可以将模型简化为二维模型，对应的在软件中的操作即选择2D模型。如下图所示。



    对于这个问题，在过程中涉及到了三个物理场，分别为：流动、传质和传热。流体的流动方式是层流，这主要是根据雷诺数计算得到的；热传导主要包括固体传热、流体传热、多孔介质传热和生物热四种，很明显，在这里我们要选择流体传热；而传质选择稀物质的传递，这主要与物质的浓度相关，如果物质在整个流体中所占的摩尔百分比大于10%，那么就选择浓物质的传递，而这里，我们计算得到的物质的含量为2%，所以选择稀物质的传递。确定好物理场后，接下来要确定的就是求解问题，如果与时间相关的话就是瞬态问题，如果与时间无关那么就对应稳态问题。这个过程中，流体流动会产生能量，从而会使温度发生变化，而流体的速度和温度变化又对流体中物质的浓度产生影响，反过来，物质浓度发生变化时，对流体的温度也会有反作用，所以，流动场会影响温度场，流动场和温度场会共同影响质量运移，而质量运移又会反过来影响温度变化。

在用COMSOL进行仿真的过程中所体现出的软件的优势如下：

1 软件中选择好材料种类后，对于后面物理场中流体的属性，例如密度、黏度等即可直接从材料中获得，无需再添加。

2 添加物理场后，各个场之间的耦合可以很方便的通过选定材料属性的方法很简单的进行操作，例如，稀物质传递中对流与扩散项，在设置窗口中选择速度为流场中的速度即可将其联系起来。

3 物理场中的材料属性可以通过材料直接获得，也可以用户自己定义，可以通过输入一个值或者表达式的形式来实现。

4 边界条件中可以添加表达式，例如，在流体传热中添加边界条件热源，即可将反应热添加进去热源为反应热与反应速率的乘积。

5 网格可以自动生成，不用再去划分网格。

6 首先添加一个物理场，计算后得到的结果可以作为后面两场耦合时的初始值进行计算，这样可以分别保留单场的和多场的两个结果。

7 后处理中有多种形式可以使结果更加清晰明确的表现出来，例如，加入带箭头的面可以知道流体的速度大小和方向，增加二维的表面，替换表达式后即可查看其他参数的结果，例如，温度，浓度，反应速率等。