? ? ? ? ? ? ? 物质n的有效扩散系数
物质n的的焓（仅对非耦合求解器） 物质n的源项（仅对非耦合求解器）
物质n的表面沉积速率（只对颗粒表面反应计算） 相对湿度
时间步长尺度（只对刚性化学反应求解器）
? 反应n的速率
? 反应n的Arrhenius速率 ? 反应n的湍流速率
这些变量包含在后处理面板的变量选择下拉列表中的Species…，Temperature…，和Reactions…栏中。完整的流动变量、场函数和它们的定义见27章，25、26章解释了如何产生图形显示和数据报告。
平均物质浓度
使用Surface Integrals面板，可以得到模型中的入口、出口和选择面（即用Surface菜单项创建的表面）上的平均浓度。
在Field Variable 下拉列表中选择适当物质的Concentration of species-n。
13.1.9 从CHEMKIN导入一个化学反应机理
如果你有一个CHEMKIN格式的气相化学反应机理，你可以使用Chemkin Import面板（图13.1.7）将机理文件导入FLUENT。
在Chemkin Import面板中，在Chemkin Mechanism Flie下输入CHEMKIN文件的路径（如路径/file.che），并指定Thermodynamic Data File(THERMO.DB)的位置。有关数据库的更多信息见14.3.1节。 当你指定了两个文件的正确路径后，在Material Name下输入化学反应机理的名字，并点击Import按纽。FLUENT将以这个指定的名字创建一个种材料，它将包含物质和反应的CHEMKIN数据，并且将加到Material面板中的可得到Mixture Materials中去。
13.2 壁面表面反应和化学蒸汽沉积
对于气相反应，反应速率是在容积反应的基础上定义的，化学物质的形成和摧毁成为物质守恒方程中的一个源项。沉积的速率由化学反应动力和流体到表面的扩散速率控制。壁面表面反应因此在丰富相中创建了化学物质的源（和容器），并决定了表面物质的沉积速率。 有关表面反应和化学蒸气沉积的信息按以下小节给出：
? 13.2.1 概述和限制 ? 13.2.2 理论 ? 13.2.3 壁面表面反应的用户输入 ? 13.2.4 壁面表面反应的求解过程 ? 13.2.5 壁面表面反应的后处理
13.2.1 概述和限制
表面物质和壁面表面反应的概述
FLUENT把沉积在表面的化学物质与气体中的相同化学物质分开处理。类似地，涉及沉积的表面反应定义为单独的表面反应，因而其处理也与涉及相同化学物质的丰富相反应不同。举例说明，考虑从硅烷分解的如下硅沉积机理：
反应1（表面）：SiH4(g)?Si(s)?2H2(g)； 反应2（气体）：SiH4(g)?SiH2(g)?H2(g)； 反应3（气体）：SiH2(g)?Si(g)?H2(g)； 反应4（表面）：SiH2(g)?Si(s)?H2(g)；
反应5（表面）：Si(g)?Si(s)；
在这一反应体系中，Si(s)和Si(g)作为两中不同的物质处理，你将需要分别定义。与气相物质相比，表面物质（如Si(s)）在流体相中不存在，不求解它们的质量守恒方程。FLUENT将预测每种表面物质的质量沉积速率。类似地，反应3和反应4也定义为两种不同的反应。你将定义每种反应为发生在流体相（反应3）或是发生在选择的与流体相邻的表面（反应4）。注意表面反应可能会被限制发生在某些壁面边界（而其它壁面边界保持不发生表面反应）。最后，表面反应是以单位面积来定义和计算的，而流体相反应基于单位容积。 限制
表面反应采用的连续方法在高Knudsen数（非常低压力下的流动）下不适用。
13.2.2 理论
壁面表面反应的Arrhenius反应速率
考虑如下的写为通用形式的第r个壁面表面反应：
其中，N-系统中总的化学物质数目 ?i?,r-反应r中反应物I的化学计量系数 ?i??,r-反应r中产物I的化学计量系数 Mi-物质I的记号
kf,r-反应r的正向速率常数
方程13.2-1中的和是针对系统中的所有化学物质，但只是那些具有非零化学计量系数的反应物和产物。因此，不涉及的物质将在方程中去除。
?）由下式控制： 反应r中物质I的产生/摧毁摩尔速率（方程13.1-5中的Ri,r
其中，Nr-反应r中的化学物质数目
Cj,r-反应r中每个反应物和产物j的摩尔浓度（kgmol/m3） ??j,r-反应r中每个反应物和产物j的正向反应指数 反应r的正向反应常数kj,r按Arrhenius公式计算：
其中，Ar-指数前因子（恒定单位）
?r -温度指数（无维）
Er -反应活化能（j/kmol）
R-通用气体常数（j/koml-K）
?你（或数据库）需要提供?i?,r，?i??,r，?j,r，?r，Ar和Er的值。
壁面表面反应边界条件
对于壁面表面边界条件，反应表面的物质浓度计算基于进入（或离开）表面的每种物质的对流和扩散平衡，以及它在表面消耗（或产生）的速率。物质I的这种通量平衡可以记为：
其中，n为垂直于表面的单位矢量；
?? Jt为物质i的扩散通量；
Ri??为由于表面反应的物质i产生速率；
?dep为总的质量沉积速率； mi的质量分数 Yi,wal为壁面上物质l用方程13.2-4可以得到壁面处物质i的质量分数和单位面积物质i的净产生速率的表达式。这些表达式
在FLUENT中用来计算反应表面处的气相物质浓度，采用点对点耦合刚性求解器。 在连续性中包括进入表面的质量输运
在以上所述的表面反应边界条件中，壁面法向速度的影响或输运到壁面的丰富相质量没有包括在物质输运的计算之中。离开表面的净质量通量的动量也忽略掉了，由于这一动量和邻近表面单元里的流动动量相比通常很小。但是，你可以通过激活Species Model面板中的Mass Deposition Source选项，在连续性方程中包括表面质量输运的影响。
能量方程中的壁面表面质量输运影响
能量方程中由于壁面表面反应产生的物质扩散影响包含在13.1.1节所述的正常物质扩散项中。 如果你使用非耦合求解器，可以通过关闭Species Model面板中的Diffusion Energy Source 选项忽略掉这一项。（对耦合求解器，通常是包括这一项的；你不能关闭）忽略物质扩散项意味着在涉及带有显著热容差异的物质混合，尤其是对带有Lewis数远大于1的物质的问题中，可能会对温度预测带来误差。当Le=1时物质扩散的影响应为零，你可能会发现由于物质和能量方程中数值积分的差异而产生微妙的影响。 模拟壁面表面反应产生的放热
缺省时，FLUENT忽略壁面表面反应产生的放热。但你可以通过激活Species Model面板中的Heat of Surface Reactions选项，并设定Materials面板中的生成焓来选择包含表面反应的热量。
13.2.3 壁面反应的用户输入
设置一个涉及壁面反应问题的基本步骤与13.1.2节中所述的设置一个只有气相反应的问题大致相同，
但有一些额外的设置：
1． 在Species Model面板中：
（a） 使能Species Transport，选择Reactions下的Volumetric和Wall Surface，并指定Mixture
Material。这一过程的细节见13.1.3节及13.1.2节关于混合物材料概念的解释。
（b） （可选）如果希望模拟壁面反应的放热，打开Heat of Surface Reactions选项。
（c） （可选）如果希望在连续性方程中包括表面质量输运的影响，打开Mass Deposition
Source选项。
（d） （可选）如果使用非耦合求解器，并且不希望在能量方程中包括物质扩散的影响，关闭
Diffusion Energy Source选项。细节见13.2.2节。
（e） （可选，但对CVD推荐）如果希望模拟完整的多组分扩散或热扩散，打开Full
Multicomponent Diffusion 或Thermal Diffusion选项。细节见7.7.2节。
2．检查和/或定义混合物属性（见13.1.4节）：
混合物属性包括：
? 混合物中的物质 ? 反应
? 其他物理属性（如粘度，比热）
！你将在Fluid Materials列表中找到所有物质（包括表面物质）。对于象Si一类的物质，你可以在流体材料类型的材料列表中找到Si(g)和Si(s)。如果你在模拟13.2.1节开始处实例中的硅沉积反应，你将需要在混合物中包括两中Si元素（气体和固体）。
！注意如果你的模型中包括稀释混合物中的物质，Selectecd Species列表中的最终气相物质必须是载体气体。（因为FLUENT不会求解最后物质的输运方程。）还需要注意的是任何物质的重排、增减都必须小心处理，如13.1.4节所述。
3．检查和/或设定混合物中单独物质的属性（见13.1.4节）。注意如果你模拟表面反应的放热，你必须检查（或定义）每种物质的生成焓。 4．设置物质边界条件
除了13.1.5节中所述的边界条件之外，你还需要指定表面反应对每个壁面是否有效，并考虑热边界条件的选择。为使能一个壁面上的表面反应影响，在Wall面板的Species区域打开Surface Reactions选项。壁面的边界条件输入细节见6.13.1节。
！当在一个给定壁面使能表面反应后，这一壁面上对混合物材料定义的所有表面反应都被激活。
13.2.4 壁面反应的求解过程
正如所有的CFD模拟一样，如果模拟从一个简单的问题描述开始，在求解向前推进时增加复杂性，可能会使你的表面反应模拟工作更加成功。对于表面反应，你可以遵从13.1.7节中对流体相反应给出的指南。 另外，如果你模拟表面反应的放热，而且遇到了收敛性方面的麻烦，你可以尝试暂时关闭Species Model面板中的Surface reactions和Mass Deposition Source选项4。
13.2.5 表面反应的后处理