Page 91 - 《真空与低温》2026年第2期

210 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

氢经催化剂催化转化后生成仲氢的过程。 差异。图中取正仲氢转化器中 x=0.4 的截面数据
算例 2 的初始条件和边界条件如图 5 所示，上 进行研究。结果表明，在等温运行工况下，采用
下两侧为等温边界条件，其余条件与算例 1 相同。 IMPTECR 算法的模拟过程保持良好的稳定性与
收敛性，计算结果平滑连续；而采用分离式求解方

0.45
法的数值稳定性显著下降，出现明显的锯齿状数值
振荡，导致模拟结果与实际物理过程产生显著
0.40 偏差。

0.440

0.440
p-H 2 0.35 0.439
γ B γ B p-H 2 采用IMPTECR算法
0.438
采用分离式求解方法
0.438 9
0.437
0.30
0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.438 8
x/m 0.405
采用IMPTECR算法 p-H 2 γ B p-H 2 0.438 7
采用分离式求解方法 γ B 0.438 6
0.25 0.400
0 0.2 0.4 0.9 0.8 0.438 5 0.02 0.06 0.10 0.14
x/m y/m
（a）堆床空隙中仲氢比例 0.395
94
采用IMPTECR算法 0.390
92 采用分离式求解方法 0 0.1 0.2
y/m
90 （a）堆床空隙中仲氢比例
T （B） /K 88 T （B） /K 82.03 90 采用IMPTECR算法
采用分离式求解方法
82.02
82.01
86
81.99
84 82.00 88 81.904
81.98
0.080.090.100.110.12 81.902
x/m 86
82 T/K 81.900
T/K 81.898
80 84 81.896
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.02 0.06 0.10 0.14
y/m
x/m
（b）堆床空隙中温度
82
图 4 算例 1 中采用 IMPTECR 算法和分离式求解方法得出
80
的堆床空隙中仲氢比例与温度变化 0 0.1 0.2
y/m
Fig. 4 Variations of para-hydrogen ratio and temperature in the
（b）堆床空隙中温度
bed voids with IMPTECR algorithm and without
IMPTECR algorithm 图 6 算例 2 采用 IMPTECR 算法和分离式求解方法时

堆床空隙中仲氢比例与温度变化
Fig. 6 Para-hydrogen ratio and temperature variation
T （B） =80 K
in bed voids for case 2 with IMPTECR algorithm and without
（γ （m） ） =0.517
0
γ （B） =0.75 o-H 2 IMPTECR algorithm
0
o-H 2 （γ （B） ） =0.56
p （B） =2.1 MPa o-H 2 p （B） =2.095 MPa
L （p （B） ） =2.095 MPa 2.3 数值仿真模型验证
0
T （B） =80 K
（T （B） ） =80 K
0
验证了多种工况下 IMPTECR 算法的可靠性
T （B） =80 K 后，本节以 Hutchinson 等 [23] 报道的正仲氢转化效率
为基础，开展数值模拟验证，进一步验证数值仿真
图 5 算例 2 的初始和边界条件
模型的准确性。由图 7 表明，在其实验的空速范围
Fig. 5 Initial and boundary conditions of example 2
内，本研究所设置的数值模拟结果与其实验测量
图 6 展示了采用 IMPTECR 算法与分离式求 值紧密匹配，验证了所提出数值仿真模型的准
解方法求解算例 2 数学模型时，数值模拟结果的 确性。