کاربرد فضای توپولوژیک و نظریه گراف در شبیه سازی نفوذ و واکنش در یک دانه کاتالیستی متخلخل با استفاده از مدلسازی شبکه منفذی

مطالعه ی جریان و پدیده های انتقال در محیط های متخلخل مخصوصا محیط های متخلخل سنتزشده مانند کاتالیست های ناهمگن و جاذب ها، دارای اهمیت ویژه ای است. مطالعات آزمایشگاهی و تجربی در این حوزه با وجود داشتن ارزش و صحت بالا، به دلیل محدودیت هایی مانند هزینه بر بودن، پیچیدگی و زمان بر بودن در اغلب موارد کاربرد چندانی ندارند و از این رو استفاده از روش های نظری و کامپیوتری در بررسی این گونه محیط ها به صورت وسیع به کار گرفته شده و منتج به دو رویکرد مدل سازی پیوسته و مدل سازی مقیاس حفره شده است. مدل شبکه ی حفره ای به عنوان روشی دقیق درتوصیف ساختار فیزیکی محیط متخلخل با تمرکز بر مطالعه ی ساختار متخلخل دانه کاتالیستی ناهمگن به عنوان موضوع مطالعه حاضر در نظر گرفته شده است. از آنجا که ساختار فضای حفره ای در اکثر محیط های متخلخل به نوعی یک فضای توپولوژیک است، در مدل سازی و تحلیل پدیده های انتقال توسط معادلات مربوطه در تخلخل ها و حل دستگاه معادلات خطی حاصله، پیشنهاد می شود از نظریه گراف و ماتریس مجاورت استفاده نمود. در راستای این پیشنهاد، به روش پیاده سازی ساختاری اولیه از شبکه حفرات برای یک دانه کاتالیستی متخلخل در دو بعد پرداخته شده است و با اعمال معادلات بقا جرم و پیوستگی برای حفرات و گلویی ها و روش پیشنهادی مذکور برای حل مجموعه معادلات حاصل شرح داده شده است.

کلیدواژه ها:

مدلسازی شبکه منفذی ، محیط متخلخل ، فضای توپولوژیک ، نظریه گراف ، ماتریس مجاورت