稀物質傳遞的案例
COMSOL 多孔介質稀物質傳遞-純彌散問題 ￥12.8
COMSOL 多孔介質稀物質傳遞
問題描述：
問題類型： 純彌散問題。
幾何模型： 2m x 1m
網格規模： 1000 x 5
流速： 0.0000000028935 m/s （x方向）； 0 （y方向）
彌散度：0.005 m (縱向彌散度)； 0m (橫向彌散度)
定濃度邊界為 : 1000 mol/m3
計算終止時間： 1000天， 時間步長為： 1天。
在 COMSOL 中模擬表面吸附
使用自定義的化學反應方程來描述吸附的另一個原因是競爭性吸附的情況，在這種情況下，兩種或多種被吸附物質會共享相同的吸附點。這種現象是催化劑中毒的常見原因：由于另一種分子具有較強吸附力，催化劑無法吸附預期的物質，這可能導致反應所需的催化劑永久失活。
涉及吸附的模型示例
在 COMSOL Multiphysics “案例庫”中，您可以找到一系列演示不同類型吸附建模的教學模型。
液相色譜法
高效液相色譜（HPLC）系統使用一維模型建模，其中模擬的尺寸代表色譜柱中流動相的流動長度。這里，由兩種不同組分的 Langmuir 平衡常數表示的不同吸附平衡導致不同程度的停留時間。由于溶劑的穩定流動與不同的吸附速率的共同作用，導致不同的吸附組分在空間和時間上分離。
這里，結合使用多孔介質稀物質傳遞接口與吸附子節點來表示平衡吸附過程。
高效液相色譜實驗中檢測到的濃度隨時間的變化。組分 1 具有較高的吸附能力，因此存留時間更長。
蛋白質吸附
在離子交換柱中，蛋白質吸附在柱表面，并置換離子，如前一篇關于蛋白質吸附過程的博客文章所述。化學接口可用于描述多種相互作用蛋白質的更復雜的反應機制，該接口可與稀物質傳遞接口（用于在溶液中遷移的物質）和表面反應接口 （用于被吸附物質）相耦合。
離子交換柱中的蛋白質吸附。
傳遞和吸附
在本例中，我們使用稀物質傳遞接口描述溶液中物質的擴散和對流。同時，化學物質也會吸附在特定邊界上的活性中心上。在該邊界上，我們使用一般形式邊界偏微分方程來表達用戶定義的表面覆蓋方程。如上所述，該動力學方程基于吸附和解吸速率的 Langmuir 近似，但不假設反應達到平衡。因此，Langmuir 等溫吸附本身不一定成立。而吸附和解吸通量則需要動態考慮。
下圖顯示了溶解的吸附物在活性表面的流動如何使吸附的表面濃度隨著時間的推移而逐漸增加。
展開 Comsol 多孔介質稀物質運移測試案例2 ￥10
本案例對Comsol的多孔介質稀物質運移，按照擴散-定濃度邊界-吸附進行了測試。并將得到的仿真結果與解析解進行了對比。
結果非常接近。而且Comsol默認采用的也是有限差分中的向后差分的方法。
Comsol多孔介質稀物質運移案例 ￥10
本案例是模擬多孔介質稀物質運移模型。
仿真操作過程見視頻。仿真結果如下圖：
我們首先通過理論推導，得到對于當前問題的求解公式，然后與Comsol所采用的公式進行對比。
==> 最后對于Comsol進行實際操作，得到仿真結果，將仿真結果與解析解進行對比。
Comsol-測試案例3-彌散-定濃度邊界-線性吸附-衰變-多孔介質稀物質運移模塊 ￥1
Comsol-測試案例3-彌散-定濃度邊界-線性吸附-衰變-多孔介質稀物質運移模塊
一個關于細胞電位、離子濃度的模型實例
re-Cellula0.mph.zip
Test0.rar
細胞電位與離子濃度.rar
Cellula0-靜電+稀物質傳遞-二維軸對稱.rar
壓裂注漿仿真模擬 ￥1500
基于固體力學、稀物質傳遞、斷裂相場，相關的技術流程如圖2所示。模擬了地層壓裂產生縫隙后，在縫隙處自動注漿填充縫隙并進行擴散遷移的過程，模擬結果如圖3所示。
圖1 幾何模型
圖2 模擬過程
（1）開裂縫隙擴展的位置
（2）注漿液填充分布
圖3 仿真結果
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
固體中He氣放電數值仿真 ￥500
本案例所建立的模型中，固體部分通過靜電場和稀物質傳遞物理場模擬電荷的傳輸和固體電場分布，氣體部分通過等離子體場模擬氦氣的輝光放電。通過域1和3包裹域2模擬固體包裹氣體，探究固體中電荷傳輸和電場分布對氣體放電的影響。基于COMSOL軟件實現了固氣界面的表面電荷耦合，COMSOL軟件中采用的模塊及模型如圖1所示。
仿真結果如下圖所示。
終端電流及電壓
氣體放電電壓
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作
在 COMSOL 中模擬新冠肺炎快速檢測裝置
這些模型結合使用了 COMSOL Multiphysics 中用于多孔介質流動的理查茲方程 接口和稀物質傳遞接口。形成 IgM-C、IgG-C 和抗 AA-C 絡合物的反應由 化學 接口定義。此外，測試線上的表面反應也由化學 接口定義。對于 2D 模型，我們使用了兩種不同的方法:
假設絡合物在測試線上的吸附僅發生在膜表面
假設檢測中的吸附過程發生在測試線位置下方的整個膜厚度上
含 2D 模型組件和 理查德方程模型的模型樹，化學、稀物質傳遞，表面反應接口，和 反應工程接口。生成空間相關模型節點將傳輸和化學接口添加到已經存在的 2D 模型組件的理查德方程接口。
IgM 反應路徑的模型樹如上圖所示。化學，稀物質傳遞 和表面反應 接口都均是由反應工程 接口建立的，其中使用了生成空間相關模型功能。
連接板中的化學反應定義如下:
連接板中納米金顆粒上的 IgM 和 SARS Co-2 抗原之間的反應定義為:
IgM +SCoAu(ads) => IgMC
術語(ads)用于表示抗原和納米粒子被吸附在連接板的孔結構中，并被 IgM 吸附以形成 IgMC 絡合物，IgMC 絡合物溶解在溶液中。
可以得到IgG抗體的類似反應: IgG + SCoAu(ads) => IgGC
動物抗體與動物抗原在納米金顆粒上的反應可定義為: AA + AAu(ads) => AAC
因此，IgMC、IgC 和 AAC 是共軛抗體絡合物。
測試線中的反應如下:
在第一條測試線上: IgMC + IgMd(ads) => IgMPos(ads)
上式說明了 IgMC 絡合物與吸附的 IgMd 檢測蛋白反應，形成吸附的 IgMPos 表面絡合物。
展開 多孔介質干燥模擬 ￥1000
<p>本案例建立了一Mushroom二維模型，基于COMSOL軟件的多個物理場模塊：動網格，湍流流動，流體傳熱，水蒸氣和液態水兩個稀物質傳遞，固體力學接口，模擬了Mushroom多孔介質的流動干燥、水分蒸發和收縮變形過程。
在 COMSOL 中模擬多孔介質中的熱濕傳遞
我們可以使用 COMSOL 軟件中的傳熱模塊的多孔介質傳熱 接口和化學反應工程模塊的稀物質傳遞 接口中實現這些方程。為了將多孔介質中的多相流動與蒸發過程結合起來，這個過程需要一些步驟。
結束語
在這篇文章中，我們討論了使用 COMSOL? 軟件對多孔介質中的熱濕傳遞進行建模的功能。COMSOL Multiphysics 及其附加的化學反應工程模塊和傳熱模塊提供了為大量應用定義相應現象和力學模型的工具。根據主導的傳輸過程，可以使用預定義的接口或定義自己的模型。
本文來自：COMSOL博客
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