化学反应流体混合物的连续介质热力学
流体动力学
2016-04-01 v3
摘要
我们考虑由分子可混溶的化学物种组成的粘性、导热流体混合物，其中组分可发生化学反应。假设所有组分具有共同温度，我们推导出封闭的偏质量平衡和偏动量平衡方程组，以及混合物的内能平衡方程。这是通过仔细利用熵原理实现的，并需要基于排除扩散贡献的热能的适当定义，对绝对温度和化学势进行恰当定义。由此产生的相互作用力分为热力学部分和化学部分，其中前者在二元相互作用情况下是对称的。对于化学反应系统，作为新结果，化学相互作用力在化学平衡之外是非对称的贡献。该理论还提供了所谓广义热力学驱动力的严格推导，避免了使用玻尔兹曼方程的近似解。此外，通过使用适当扩展的熵原理，并在封闭之前引入交叉效应（作为主要耗散机制之间的熵不变耦合），昂萨格对称关系成为严格推论。根据因子的宇称（而非经典的流和驱动力划分）对熵产生二元乘积中的因子进行分类，某些耦合的表观反对称性也因此被揭示。如果扩散速度远小于声速，则在无化学情况下得到 Maxwell-Stefan 方程，从而忽略了扩散运动中的波动现象。这导致了一个简化模型，其中只有质量被单独平衡。在反应情况下……
引用
@article{arxiv.1401.5991,
title = {Continuum thermodynamics of chemically reacting fluid mixtures},
author = {Dieter Bothe and Wolfgang Dreyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.5991},
year = {2016}
}