天然气水合物热分解Stefan相变数学模拟研究

• 作者: 李明川 樊栓狮 徐赋海 严科 黄爱先
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: Stefan相变 天然气水合物 数学模拟 分解前缘 Neumann解
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 热力学
• 页码范围: 3252-3260
• 页数: 8页
• 分类号: TQ511.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201573

摘要

天然气水合物热分解过程是一个移动边界的Stefan相变问题。在单相连续水合物控制体的守恒积分热传导模型基础上，建立了考虑尖锐移动边界的天然气水合物热分解控制体的界面耦合Stefan能量守恒条件。利用Boltzmann相似变量求得了一半无限大天然气水合物热分解Stefan相变模型的Neumann解，对超越方程进行了单调性证明，确定了Stefan模型解的唯一性。通过实例分析验证了超越方程的单调性和Stefan模型解的唯一性，MATLAB编程实现了水合物体热分解相变过程温度、分解前缘规律性，参数敏感性拟合研究表明，随着温度的升高，λ(超越方程的解)和xf(界面位置)逐渐增大，xd(穿越深度)和td(穿透时间)逐渐减小。